KR100971968B1 - 소결의 장입밀도 균일제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소결의 장입밀도 균일제어장치에 관한 것으로, 특히 소결기(106)에 배합원료가 장입되고, 이 때 형성되는 장입밀도가 균일해지도록 좌우각도를 자동적으로 조정함으로써 불균일 소성을 방지하는 제어장치에 관한 것이다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여 안출된 것으로서 1차중심봉을 중심으로 힌지결합된 한 쌍의 1차조정판과 상기 1차조정판에 밀착되어 각도를 조정하는 1차조정실린더로 이루어진 1차조정장치와; 상기 1차조정장치의 내부에 위치하며, 2차중심봉을 중심으로 힌지결합된 2차조정판과 2차조정판을 밀고 당기는 2차조정실린더로 이루어지되, 2차조정판의 각 단부가 상기 1차조정판에 유동가능하게 고정되며, 2차중심봉의 일단에 터치센서가 장착된 2차조정장치와; 소결기의 윈드박스의 일측부에 좌우대칭되게 각각 설치된 온도계와 상기 온도계와 1차조정실린더, 2차조정실린더 및 터치센서와 입출력신호를 송수신하여 각 부분의 움직임을 제어하는 제어부;로 구성된 것을 특징으로 하는 소결의 장입밀도 균일제어장치를 제공한다.

소결광, 경사판, 장입, 통기성

Description

소결의 장입밀도 균일제어장치{Apparatus for controlling charge density in the sintering process}

도 1은 일반적인 소결광 제조 공정을 나타낸 공정도,

도 2는 종래의 평삭기로 사용하는 공정을 나타낸 상태도,

도 3은 본 발명의 균일제어장치의 평면도,

도 4는 본 발명의 균일제어장치를 적용했을 때의 실시 상태도,

도 5는 본 발명의 균일제어장치의 작동도,

도 6은 온도값과 각도조정값의 관계도이다.

♣ 도면의 주요부분에 대한 설명 ♣

130 : 온도계 131 : 격막

140 : 1차조정실린더 141 : 2차조정실린더

142 : 1차조정판 143 : 2차조정판

144 : 1차중심봉 145 : 2차중심봉

150 : 터치센서 700 : 제어기

본 발명은 소결의 장입밀도 균일제어장치에 관한 것으로, 특히 소결기에 배합원료가 장입되고, 이 때 형성되는 장입밀도가 균일해지도록 좌우각도를 자동적으로 조정함으로써 불균일 소성을 방지하는 제어장치에 관한 것이다.

이하, 종래의 기술을 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래의 드와이트 로이드식 소결기의 개략도이다.

종래의 드와이트 로이드식의 소결기(106)는 다종의 철광석을 혼합한 원료빈(100)에 연료인 코크스와 무연탄 등을 배합하여 1차 믹서(101)와 2차 믹서(102)에서 수분을 첨가시켜 전동 조립하여 미분말을 비교적 큰 입자에 부착시켜 응집하게 하고 의사 조립을 행한 소결 원료(이하, 배합원료)를 드럼피더(120)로 절출하여 일정 높이와 각도로 형성된 경사판 위를 활주하게 하여 진행하는 소결기(106) 대차 내부에 차례로 적층시켜 장입하고 있다. 소결광은 크러셔(103)에서 분쇄되고, 원형냉각기(104)에서 냉각되며, 배가스는 집진기(105)에서 집진되어 대기로 방출된다.

도 2는 평삭기를 사용하는 일반적인 소결광 제조 공정을 나타낸 공정도이다.

원료혼합빈(110)에서 공급되는 원료는 드럼피더(120)에 의하여 일정량으로 조절되고, 경사판(124)과 그 하부측에는 슬리트바(Slit bar)(121)를 거쳐 소결기대차(113)에 연속장입되면, 평삭기(123)로 표면을 고르고, 점화로(111)에서 1200℃정도의 고온으로 착화가 이루어진 후 상기 대차(113)의 저면으로 사방 측면이 밀폐된 상태에서 다수의 윈드박스(Wind box)(112)가 근접 설치된 유효 화상 길이를 서서히 진행하는 동안 배합원료 중에 포함되어 있는 연료가 대형 흡입 팬의 흡입에 의해 상기 대차의 배합원료 표층부에서만 대기 공기를 흡입시켜 상층에서부터 하층으로 연소가 진행되어 코크스 연소열로 인한 미분부의 용해로 분광석의 괴성화가 이루어진다.

이 때, 경사판(124)과 슬리트바(121)에 의하여 소결 배합원료에 수직 편석을 부여하게 되는데, 즉, 소결기대차(106)내 장입되는 배합원료를 하층은 조립, 상층은 세립으로 유도하여 연속 장입하고, 두개의 상,하 층후 측정용 센서(미도시)로 계측하면서 소정의 층 두께가 되도록 장입량을 절출한 후 이 원료의 표층을 평삭기(123)로 일정하게 표면을 고르면서 장입 작업을 종료하게 된다.

그러나 상기와 같은 공정이 연속적으로 이루어지고 있지만, 평삭기(123)에 의하여 장입된 배합원료의 장입밀도가 높아지는 문제점이 발생되고 있다. 즉 상기 드럼피더(120)에서 절출된 배합원료가 소결기대차(113)에 장입되면, 필연적으로 적재된 배합원료(일명 '베드')가 불균일하게 장입되게 된다. 상기 슬리트바(121)의 부착광, 드럼피더(120)의 회전수 변경 등으로 이러한 현상이 발생될 수도 있으나, 또한, 상기 베드의 윗 표면을 고르게 깎아 주는 평삭기(123)로 인하여 배합원료의 편중눌림이 발생되는 것도 큰 요인 중의 하나이다. 이러한 고밀도부분에서는 소결속도도 더디고, 통기성을 저해하여 소결품질의 악화를 초래하게 되는 문제점이 발생하며, 저밀도부분에서는 소결속도가 너무 빠르게 되어 소결광이 과소결된다든지, 또한 폐열회수 측면에서 손실을 가져오게 된다. 만일 이러한 문제점의 주원인인 평삭기(123)를 없앨 경우는 베드표면이 불균일하여 이 또한 불균일 소결의 원인이 되므로 그렇게 할 수도 없는 실정이다.

이러한 문제점을 해결하고자 기출원된 특허 2000-79945호(소결기의 원료 상층부 눌림장치)를 살펴보면 상기의 베드표면의 불균일을 롤러로서 눌러줌으로써 베드표면을 평평하게 만드는 것인데, 이것의 경우는 강제적으로 베드표면을 눌러줌으로써 장입밀도는 상승하고, 그로 인한 통기성 저하의 문제점이 발생될 소지가 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 소결기에 장입되는 배합원료의 장입밀도를 균일하게 유지하는 장입밀도 균일제어장치를 구비 설치하는데 그 목적이 있으며, 특히 1차조정장치와 2차조정장치로 구성되어 장입되는 배합원료의 불균일상태에 따라 상기 장치의 각도를 좌우조정함으로써 항상 균일한 장입밀도를 유지하는 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여 안출된 것으로서 1차중심봉을 중심으로 힌지결합된 한 쌍의 1차조정판과 상기 1차조정판에 밀착되어 각도를 조정하는 1차조정실린더로 이루어진 1차조정장치와; 상기 1차조정장치의 내부에 위치하며, 2차중심봉을 중심으로 힌지결합된 2차조정판과 2차조정판을 밀고 당기는 2차조정실린더로 이루어지되, 2차조정판의 각 단부가 상기 1차조정판에 유동가능하게 고정되는 2차조정장치와; 소결기의 윈드박스에 설치된 온도계와 상기 온도계와 1차조정실린더, 2차조정실린더 및 터치센서와 입출력신호를 송수신하여 각 부분의 움직임을 제어하는 제어부;로 구성된 것을 특징으로 하는 소결의 장입밀도 균일제 어장치를 제공한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 장치의 평면도이다.

본 발명의 장치는 1차조정장치와 2차조정장치로 구성되는데, 상기 1차조정장치는 1차조정실린더(140), 1차조정판(142), 1차중심봉(144)으로 구성되며, 2차조정장치는 2차조정실린더(141), 2차조정판(143), 2차중심봉(145), 터치센서(150)로서 구성된다.

1차조정장치는 1차중심봉(144)에 힌지고정된 1쌍의 1차조정판(142)이 펼쳐지고 각 1차 조정판(142)에는 각각 1차조정실린더(140)가 고정설치된다. 1차조정판(142)과 1차중심봉(144)의 재질은 부착광이 발생되지 않고, 녹이 발생되지 않은 재질이 바람직하다.

2차조정장치는 2차조정실린더(141), 2차조정판(143), 2차중심봉(145), 터치센서(150)로서 구성되는데, 2차 조정장치는 1차 조정장치의 닫혀지는 내부에 위치하고, 1차 중심봉(144)와 같은 위치에 2차중심봉(145)이 정중앙부에 고정설치되고, 2차조정판(143)은 2차중심봉(145)을 중심으로 좌우로 맞물리는 형상을 유지하고, 그 일측은 상기 1차조정판(142)의 일측면에 다소 움직임이 가능한 정도로 반고정 설치되고, 2차중심봉(145) 또한 경첩처럼 유동할 수 있도록 중심봉(미도시)이 구비됨이 바람직하다.

또한, 2차중심봉(145)의 일측부에는 터치센서(150)가 장착되며, 2차조정판(143)과 2차중심봉(145)의 재질은 부착광이 발생되지 않고, 녹이 발생되 지 않는 재질이 바람직하다.

도 4는 본 발명 장치의 설치도이다.

종래의 평삭기(123)의 위치에 본 발명의 장치를 설치한다.

윈드박스(107)의 내부에 격막을 설치하고, 온도계(130)를 양측에 좌우대칭되게 설치하고 이는 제어기(700)와 연결되며 제어기(700)는 다시 1차조정실린더(140) 및 2차조정실린더(141), 터치센서(150)와 입출력신호를 송수신할 수 있게 연결되어 구성된다.

상기의 구성수단에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.

소결광을 생산하기 위해 서지호파에 저장된 배합원료는 드럼피더(120)의 가동에 의하여 소결기(113)로 절출이 되게 된다. 절출되는 배합원료는 조업상황의 변화에 따라서 시시각각으로 불균일하게 장입되고, 또한 이미 형성된 슬리트바(121)의 부착광으로 인하여 편중장입현상이 발생하게 된다. 이때 편중장입현상에 따른 장입밀도의 변화는 윈드박스(107)의 일측면에 구비된 2개의 온도계(130)로 감지하는데, 전체적으로 온도가 높다면 장입밀도가 낮아 통기성이 좋다는 것이고, 역으로 온도가 낮다면 장입밀도가 높다고 판단할 수 있다.

윈드박스(107) 내부에 격막(131)을 설치하여 온도계(130)가 정확한 온도를 측정할 수 있도록 흡입가스의 양을 배분한다.

이하, 도 5를 참조하여 설명한다.

상기에서 검출된 각각의 온도신호는 제어기(700)로 송신되고, 제어기(700)는 설정된 온도를 기준으로 상기의 1차조정실린더(140)에 작동신호를 주게 되는데, 이 때 상기 온도신호가 기준값보다 높을 경우 제어기(700)는 장입밀도가 낮다고 판단하여 도 5의 (a)와 같이 1차조정실린더(140)를 당기도록 신호를 주게 된다. 역으로 상기 온도신호가 기준값보다 낮을 경우 제어기는 장입밀도가 높다고 판단하여 도 5의 (b)와 같이 1차조정실린더(140)를 밀도록 신호를 주게 된다. 이러한 동작원리는 진행하는 유체의 흐름에서 각도의 변화로 유속의 흐름을 조정하다는 것에서 비롯되는데, 상기의 배합원료가 상기의 1차조정판(142)보다 초과되게 적재된 부분은 초과되는 양이 부족한 부분으로 신속히 이동되어 메꿔줌으로써 기존의 고밀도부분을 해소하게 된다. 상기의 1차중심봉(144)은 상기의 1차조정판(142)의 좌우각도 조정을 위해 경첩처럼 삽입되어 1차조정판(142)의 유동성이 가능토록 그 역할을 수행한다.

2차조정장치의 작용은 상기 터치센서(150)의 감지신호로서 실시되게 되는데, 즉 소결기(106)에 장입된 배합원료가 1차조정장치에 의하여 초과되는 양이 부족한 부분으로 이동하게 되면 결국 어느 정도의 배합원료는 1차중심봉(144)쪽으로 모이게 된다. 이렇게 모이는 배합원료는 그대로 두었을 때 종래의 고밀도 부분을 형성하기 때문에 필히 해소해야 한다. 이것은 상기의 2차조정장치로서 해소되게 되는데, 상기의 2차중심봉(145)에 설치된 터치센서(150)는 상기의 모이는 배합원료가 설정량을 초과하게 되면, 감지신호를 제어기(700)로 송신하게 되고, 제어기(700)는 2차조정실린더(141)에 당김신호를 주어서 도 5의 (c)와 같이 2차조정판을 당긴다. 이때 2차조정판(143)은 삿갓형상에서 역삿갓 형상으로 바뀌게 된다. 그럼으로써 상기의 모이는 배합원료는 해소되게 된다. 상기의 모이는 배합원료가 해소된 것은 상기의 터치센서(150)의 신호로서 감지하여 제어기(700)는 2차조정실린더(141)에 푸 시(push)신호를 주게 된다. 이러한 상기의 동작이 반복되어 그 역할을 수행한다. 상기 2차중심봉(145)의 경우도 1차중심봉(144)과 마찬가지로 2차조정판(143)의 좌우각도 조정을 위해 경첩처럼 삽입되어 있고, 2차조정판(143)의 유동성이 가능토록 그 역할을 수행하지만, 상기 구성에서 언급된 바와 같이 그 일측이 상기 1차조정판(142)에 반고정된 상태로 구비설치되어 상기의 2차조정판(143)이 움직일 때 움직임에 지장이 없도록 그 작용을 하게 된다. 또한 상기의 터치센서(150)의 신호는 제어기(700)에서 판단시 1분 평균값을 취하여 2차조정실린더(141)에 동작신호를 주는 것이 바람직하다. 그 이유는 열악한 조업환경에서 오차의 부분을 감안해야 하기 때문이다.

이러한 상기의 작용은 연속적으로 반복되어 조업 중에 실시되게 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

소결에 있어서 소결기에 장입되는 배합원료는 여러가지 요인으로 인하여 그 표면(베드)이 불균일하게 형성이 되고, 이를 위해 종래에는 평삭기(123)가 구비되어 있지만, 장입밀도 불균일 등의 문제점이 발생되어 소결품질의 악화를 초래하고 있다.

이에 대한 해결책으로 본 발명의 장입밀도 균일제어장치가 상기의 문제점을 해결하기 위해 상기의 구성과 작용에서 언급된 바와 같이 온도계(130)의 온도신호로서 1차조정장치가 좌우로 움직이게 된다. 먼저 장입밀도에 따른 온도값을 분석해보면 상기 <표1>과 같은 결과값을 얻을 수 있었다.

<표1> 장입밀도에 따른 온도값

구분	장입밀도(T/m3)	온도값(C)
TEST1	2.01	42
TEST2	1.93	51
TEST3	1.84	65
TEST4	1.72	73
TEST5	1.67	84
TEST6	1.55	97

상기의 표1과 같이 장입밀도변화에 따른 측정온도값이 변화함을 알 수 있게 되고, 또한 장입밀도값이 높으면 높을수록 그에 따른 온도값은 낮아짐을 알 수 있게 된다.

이러한 상기 <표1>의 결과값을 토대로 1차조정장치의 좌우각도 조정은 하기의 <표2>에 의거하여 실시되게 된다.

<표2> 1차조정장치의 좌우각도 조정

구분	온도값(C)	각도조정값
TEST1	42	63
TEST2	51	54
TEST3	65	46
TEST4	73	33
TEST5	84	25
TEST6	97	17

상기 각도조정값의 범위는 0~90도이다. 1차 조정판이 수평이 되었을 때를 0도라고 정의한다. 역으로 수직이 되었을 때 90도로 정의한다.

상기의 표2과 같이 측정되는 온도값에 대한 적정한 각도조정값을 분석해 보았다. 표2에서 보는 바와 같이 온도값과 각도조정값은 역비례적 관계가 있음을 유추할 수 있고, 이를 식으로 나타내면 다음과 같고 그래프로 나타내면 도 6과 같다.

y = -0.857x + 98.536 ------------------- (식)

y = 각도조정값, x = 온도값(C), r2(결정계수) = 0.984187

상기의 결정계수는 '1'에 가까울수록 상기의 x와 y의 값이 상관성이 있음을 의미한다.

상기의 상관식을 통하여 제어기(700)는 설정된 장입밀도값에 따라 상기 각도조정값을 1차조정실린더(140)에 줌으로써 항상 균일한 장입밀도유지가 가능해지는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 소결기에 장입되는 배합원료의 표면이 불균일함에 상관없이 항상 일정한 장입밀도를 조성하여 베드내 고밀도부분을 해소하고, 이에 따른 적정한 통기성을 형성하여 고품질의 소결광을 생산하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 소결기에 장입되는 배합원료의 장입밀도 균일제어장치에 있어서,

   1차중심봉(144)을 중심으로 힌지결합된 한 쌍의 1차조정판(142)과 상기 1차조정판(142)에 밀착되어 각도를 조정하는 1차조정실린더(140)로 이루어진 1차조정장치와;

   상기 1차조정장치의 내부에 위치하며, 2차중심봉(145)을 중심으로 힌지결합된 2차조정판(143)과 2차조정판(143)을 밀고 당기는 2차조정실린더(141)로 이루어지되, 2차조정판(143)의 각 단부가 상기 1차조정판(142)에 유동가능하게 고정되는 2차조정장치와;

   소결기(106)의 윈드박스(107)에 설치된 온도계(130)와 상기 온도계(130)와 1차조정실린더(140), 2차조정실린더(141) 및 터치센서(150)와 입출력신호를 송수신하여 각 부분의 움직임을 제어하는 제어부;

   로 구성된 것을 특징으로 하는 소결의 장입밀도 균일제어장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 윈드박스(107)의 내부에 격막(131)을 설치하는 것을 특징으로 하는 소결의 장입밀도 균일제어장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 2차 중심봉(145)의 일단에 터치센서(150)가 더욱 장착된 것을 특징으로 하는 소결의 장입밀도 균일제어장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 온도계(130)는 윈드박스(107)의 양측에 좌우대칭되게 각각 설치된 것을 특징으로 하는 소결의 장입밀도 균일제어장치.

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