KR101022447B1 - 분환원철 및 소성부원료를 고온 괴성화하는 용철제조장치및 그 용철제조방법 - Google Patents

분환원철 및 소성부원료를 고온 괴성화하는 용철제조장치및 그 용철제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분환원철 및 소성부원료를 고온 괴성화하고 용융가스화로에 공급하여 용철을 제조하는 용철제조장치 및 용철제조방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명의 용철제조방법은, 다단의 기포유동층으로부터 고온의 분환원철 및 소성부원료가 혼합된 환원체를 제조하는 단계, 환원체를 적어도 한 쌍의 압착성형롤에 장입하는 단계, 한 쌍의 압착성형롤로 환원체를 압착 성형하여 압착 양면에 골이 형성되어 연속으로 이어진 괴성체를 제조하는 단계, 괴성체를 파쇄하는 단계, 파쇄한 괴성체를 석탄충진층에 장입하는 단계, 그리고 석탄충진층에 산소를 취입하여 용철을 제조하는 단계를 포함하며, 괴성체를 제조하는 단계에서, 괴성체를 압착성형롤의 축방향에 수직인 길이 방향으로 자른 단면의 길이 방향 중심선과 단면을 통하여 압착 양면의 가장 인접한 골을 서로 연결하는 연결선이 예각 및 둔각을 형성하는 것을 특징으로 한다. 용철제조장치는 전술한 용철제조방법을 실행하는 장치로 이루어져 있다. 이러한 본 발명을 통하여 용철제조공정의 조업을 편리하게 하고 효율성 및 생산성을 향상시키며, 괴성체의 제조시에 설비 가동 유연성을 확보할 수 있는 이점이 있다.

Description

분환원철 및 소성부원료를 고온 괴성화하는 용철제조장치 및 그 용철제조방법{AN APPARATUS FOR MANUFACTURING MOLTEN IRONS BY HOT COMPACTING FINE DIRECT REDUCED IRONS AND CALCINATED ADDITIVES AND METHOD USING THE SAME}
발명에 대한 배경
⒜ 발명이 속하는 기술분야
본 발명은 용철제조장치 및 그 용철제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분환원철 및 소성부원료를 고온 괴성화한 다음 용융가스화로에 공급하여 용철을 제조하는 용철제조장치 및 용철제조방법에 관한 것이다.
⒝ 종래기술
철강산업은 자동차, 조선, 가전, 건설 등의 전체 산업에 기초 소재를 공급하는 핵심기간산업으로서, 인류의 발전과 함께하여 온 가장 역사가 오래된 산업중의 하나이다. 철강산업의 중추적인 역할을 담당하는 제철소에서는 원료로서 철광석 및 석탄을 이용하여 용융 상태의 선철인 용철을 제조한 다음, 이로부터 강을 제조하여 각 수요처에 공급하고 있다.
현재, 전세계 철생산량의 60％ 정도가 14 세기부터 개발된 고로법으로부터 생산되고 있다. 고로법은 소결 과정을 거친 철광석과 유연탄을 원료로 하여 제조한 코우크스 등을 고로에 함께 넣고 산소를 붙어넣어 철광석을 철로 환원하여 용철을 제조하는 방법이다. 용철생산설비의 대종을 이루고 있는 고로법은 그 반응 특성상 일정 수준 이상의 강도를 보유하고 노내 통기성 확보를 보장할 수 있는 입도를 보유한 원료를 요구하므로, 전술한 바와 같이, 연료 및 환원제로 사용하는 탄소원으로는 특정 원료탄을 가공처리한 코우크스에 의존하며, 철원으로는 일련의 괴상화 공정을 거친 소결광에 주로 의존하고 있다. 이에 따라 현재의 고로법에서는 코우크스 제조설비 및 소결설비 등의 원료예비처리설비가 반드시 수반되므로, 고로 이외의 부대설비를 구축해야 할 필요가 있을 뿐만 아니라 부대설비에서 발생하는 제반 환경오염물질에 대한 환경오염방지설비의 설치 필요로 인하여 투자 비용이 다량으로 소모되어 제조원가가 급격히 상승하는 문제점이 있다.
이러한 고로법의 문제점을 해결하기 위하여, 세계 각국의 제철소에서는 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하고, 철원으로는 전세계 광석 생산량의 80% 이상을 점유하는 분광을 직접 사용하여 용철을 제조하는 용융환원제철법의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.
미국특허공보 제5,534,046호는 일반탄 및 분광을 직접 사용하는 용철제조설비를 개시하고 있다. 도 9는 미국특허공보 제5,534,046호에 개시된 용철제조장치를 간략화하여 도시한 것이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 종래의 용철제조장치(900)는 기포유동층이 형성된 3단의 유동환원로(910)와 여기에 연결된 용융가스화로(960)로 이루어져 있다. 상온의 분광 및 부원료는 최초의 유동환원로에 장입된 다음, 3단의 유동환원로(910)를 차례로 거친다. 3단의 유동환원로(910)에는 용융가스화로(960)로부터 고온환원가스가 공급되므로, 상온의 분광 및 부원료가 고온환원가스와 접촉 하에 승온된다. 이와 동시에, 상온의 분광 및 부원료는 90% 이상 환원되고, 30% 이상 소성되어 용융가스화로(960)내로 장입된다.
용융가스화로(960)내에는 석탄이 공급되어 석탄충진층이 형성되어 있어서, 상온의 분광 및 부원료가 석탄충진층내에서 용융 및 슬래깅(slagging)되어 용철 및 슬래그로 배출된다. 용융가스화로(960) 외벽에 설치된 다수의 풍구를 통해 산소가 취입되어 석탄충진층을 연소하면서 고온의 환원가스로 전환되어 유동환원로(910)로 보내져 상온의 분광 및 부원료를 환원한 후 외부로 배출된다.
그러나 전술한 용철제조장치(900)에서는 용융가스화로(960) 상부에 고속의 가스기류가 형성되어 있으므로 용융가스화로(960)에 장입되는 분환원철 및 소성 부원료가 비산 손실되는 문제점이 있다. 또한, 분환원철 및 소성 부원료를 용융가스화로(960)에 장입하는 경우, 용융가스화로(960)내의 석탄충진층의 통기성 및 통액성 확보가 어려운 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 분환원철 및 소성 부원료를 고온 괴성화하여 용융가스화로에 장입하는 방법이 연구되고 있다. 이와 관련하여 미국특허공보 제5,666,638호는 타원형의 해면철 브리켓을 제조하는 방법과 장치를 개시하고 있다. 또한, 미국특허 제4,093,455호, 제4,076,520호 및 제4,033,559호는 판형 또는 골판형의 부정형 해면철 브리켓을 제조하는 방법과 장치를 개시하고 있다. 이러한 해면철 브리켓은, 분환원철을 고온 괴성화하고 냉각하며 비중이 5ton/m3 이상으로 되도록 하여 장거리 수송에 적합하도록 제조한다.
그러나 전술한 바와 같이 비중이 큰 괴성화체를 용융가스화로에 장입하는 경우, 용융가스화로내의 석탄충진층에서 용융되는 환원철의 용융점이 높아지게 된다. 따라서 환원철의 용융에 필요한 연료의 증가로 인하여 에너지 소모가 많아지는 문제점이 있다.
또한, 장거리 수송을 위하여 고압으로 성형을 행하므로 압착 성형롤이 쉽게 마모된다. 따라서 정비비의 증가로 생산 원가가 상승하는 문제점이 있다.
그리고 판형 또는 골판형의 부정형으로 분환원철을 괴성화하는 경우, 두께가 일정 이상이 되면 괴성체의 길이 방향으로 갈라짐 현상이 발생하는 문제점이 있다. 이 경우, 괴성체의 두께가 얇아지고 파쇄 후 납작한 모양이 되므로, 용융가스화로에 장입시 괴성체가 밀충전되어 용융가스화로내 통기성이 저하된다.
또한, 분환원철을 압착 성형하는 경우, 생산량을 증대하기 위하여 분환원철의 장입량을 증가시킨다. 이 경우, 괴성체가 두꺼워져서 연속으로 형성되지 않고, 중간에서 끊기는 현상이 발생한다. 이로 인하여 판상의 괴성체의 강하 속도가 증가하며 1차 파쇄기에서 파쇄되지 않은 채로 통과되므로, 조립의 괴성체가 많이 생성되어 2차 파쇄기의 부하가 크게 걸리는 문제점이 있다. 또한, 2차 파쇄기에서 파쇄되는 괴성체가 많아지는 경우, 파쇄시 분발생량이 많아져서 용융가스화로에 장입시 통기성이 악화되는 문제점이 있다.
발명에 대한 요약
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 분환원철 및 소성부원료를 고온 괴성화하여 사용한 용철제조방법 및 그 용철제조장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 갈라짐이나 끊어짐이 없이 연속으로 이어지고 분발생량이 적은 괴성체를 제조하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용철제조방법은, 다단의 기포유동층으로부터 고온의 분환원철 및 소성부원료가 혼합된 환원체를 제조하는 단계, 환원체를 적어도 한 쌍의 압착성형롤에 장입하는 단계, 한 쌍의 압착성형롤로 환원체를 압착 성형하여 압착 양면에 골이 형성되어 연속으로 이어진 괴성체를 제조하는 단계, 괴성체를 파쇄하는 단계, 파쇄한 괴성체를 석탄충진층에 장입하는 단계, 그리고 석탄충진층에 산소를 취입하여 용철을 제조하는 단계를 포함하며, 괴성체를 제조하는 단계에서, 괴성체를 압착성형롤의 축방향에 수직인 길이 방향으로 자른 단면의 길이 방향 중심선과 단면을 통하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
전술한 환원체를 장입하는 단계에서, 환원체를 압착성형롤에 수직인 방향에 대하여 예각으로 경사진 2개의 방향으로부터 압착성형롤에 장입하는 것이 바람직하다.
또한, 괴성체를 제조하는 단계에서, 제조한 괴성체는 두께가 3∼30mm이고, 비중이 3.5∼4.2ton/m3 인 것이 바람직하다.
그리고 괴성체를 파쇄하는 단계에서, 괴성체의 평균 입도가 50㎜이하이고, 부정형이 되도록 파쇄하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 파쇄한 괴성체를 바이패스(by-pass)하는 단계, 바이패스한 괴성체를 냉각하는 단계, 그리고 냉각한 괴성체를 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고 파쇄한 괴성체의 평균 입도가 30㎜를 초과하는 경우, 파쇄한 괴성체를 재파쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 전술한 각 단계에 질소를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명은 각 단계에서 발생하는 분진을 포집하는 단계, 포집한 분진을 습식 제진하는 단계, 습식 제진한 분진의 수분을 제거하는 단계, 그리고 수분을 제거한 분진을 외부로 배출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 다단의 기포유동층으로부터 고온의 분환원철을 제조하는 단계, 분환원철을 한 쌍의 압착성형롤에 장입하는 단계, 한 쌍의 압착성형롤로 분환원철을 압착 성형하여 압착 양면에 골이 형성되어 연속으로 이어진 괴성체를 제조하는 단계, 괴성체를 파쇄하는 단계, 파쇄한 괴성체를 석탄충진층에 장입하는 단계, 그리고 석탄충진층에 산소를 취입하여 용철을 제조하는 단계를 포함하며, 괴성체를 준비하는 단계에서 괴성체를 압착성형롤의 축방향에 수직인 길이 방향으로 자른 단면에서 괴성체의 제1 표면의 이웃하는 골 사이에 괴성체의 제2 표면의 골이 위치하는 것을 특징으로 한다.
한편, 괴성체를 준비하는 단계에서, 제 1 표면의 이웃하는 골간의 거리에 대하여, 제 2 표면의 골에 대응하는 제 1 표면의 대응부와 제 1 표면의 이웃하는 골 중 적어도 한 골과의 거리의 비는 0.3 내지 0.5 인 것이 바람직하다.
그리고 본 발명은 다단의 기포유동층으로부터 고온의 소성부원료를 환원철과 혼합하여 각 단계를 실행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 소성부원료는 상기 괴성체 전체의 3∼20중량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 괴성체를 제조하는 단계에서는 한 쌍의 압착성형롤로 분환원철을 400∼800℃로 압착 성형하는 것이 바람직하다.
그리고 괴성체를 제조하는 단계에서, 한 쌍의 압착성형롤로 분환원철을 140∼250bar로 압착 성형할 수 있다.
한편, 괴성체를 제조하는 단계에서, 제조한 괴성체는 두께가 3∼30mm이고, 비중이 3.5∼4.2ton/m3 인 것이 바람직하다.
또한, 괴성체를 파쇄하는 단계에서, 파쇄한 괴성체는 평균 입도가 50㎜이하이며, 부정형일 수 있다.
그리고 괴성체의 평균 입도는 30㎜ 이하인 것이 바람직하다.
파쇄한 괴성체를 석탄충진층에 장입하는 단계에서는 괴성체의 입도가 1∼30mm인 것이 전체의 25∼100wt% 인 것이 바람직하다.
본 발명은, 유동환원로로부터의 고온의 분환원철 및 소성부원료가 혼합된 환원체를 공급받는 장입조, 장입조로부터의 환원체를 장입하고 환원체를 압착 성형하여 연속으로 이어진 괴성체를 제조하는 적어도 한 쌍의 압착 성형롤, 압착 성형롤에서 제조한 괴성체를 파쇄하는 파쇄기, 그리고 파쇄기로 파쇄한 괴성체를 장입하는 용융가스화로를 포함하고, 적어도 한 쌍의 압착 성형롤의 표면에는 오목홈이 압착 성형롤의 축방향을 따라 나란히 연속 형성되어, 압착 성형롤의 원주 방향을 따 라 이웃하는 오목홈 사이에 산을 형성하며, 적어도 한 쌍의 압착 성형롤은, 괴성체를 제조시에 제1 압착 성형롤 표면의 이웃하는 산 사이에 제2 압착 성형롤의 산이 위치하도록 작동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 장입조는, 압착 성형롤 사이의 수직 상부에 위치하는 중공형 챔버, 중공형 챔버의 상부에 연결되어 환원체를 공급하는 환원체 유입관, 및 환원체 유입관의 양쪽에 압착 성형롤의 수직 방향에 대하여 예각으로 경사져서 회전 구동함으로써 중공형 챔버내의 환원체를 압착 성형롤에 장입하는 장입 부재를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에 따른 용철제조장치는 파쇄한 괴성체를 바이패스하여 수냉하는 냉각기와, 냉각기로부터 냉각한 괴성체를 이송하여 저장하는 저장 탱크를 더 포함할 수 있다.
또한, 냉각기는, 파쇄된 괴성체를 공급받아 괴성체를 물에 침전시켜 냉각하면서 저장 탱크로 이송하는 제1 컨베이어와, 다수의 블레이드가 설치되어 있고, 바닥에 쌓인 파쇄된 괴성체의 분을 블레이드로 긁어서 저장 탱크에 공급하는 제2 컨베이어를 포함할 수 있다.
본 발명의 용철제조장치는, 파쇄한 괴성체 중 입도가 30㎜ 이상인 괴성체를 선별하는 고온 선별기, 및 고온 선별기에서 선별한 괴성체를 재파쇄하는 별도의 파쇄기를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 용철제조장치는 압착 성형롤, 제1 파쇄기 및 제2 파쇄기에 질소를 공급하는 질소 공급 장치를 더 포함할 수 있다.
압착 성형롤은, 제1 압착 성형롤 표면의 이웃하는 산 사이의 호의 길이에 대하여, 제2 압착 성형롤의 산에 대응하는 제1 압착 성형롤의 대응부와 제1 압착 성형롤 표면의 산 중 적어도 하나간의 호의 길이의 비가 0.3 내지 0.5로 되도록 작동하는 것이 바람직하다.
또한 압착 성형롤은 유압 압착기를 더 포함하며, 제1 성형롤은 고정 회전하고, 유압 압착기로 제1 성형롤과 제2 성형롤과의 거리를 변화시키는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 용철제조장치는, 장입조, 압착 성형롤 및 파쇄기에서 발생하는 분진을 포집하는 집진 포트, 집진 포트로 포집한 분진을 습식 제진하는 습식 제진기, 그리고 습식 제진기로부터 습식 제진한 분진에서 수분을 제거하는 수분 제거기를 더 포함할 수 있다.
그리고 압착 성형롤에서 제조한 괴성체는 두께가 3∼30mm이고, 비중이 3.5∼4.2ton/m3인 것이 바람직하다.
파쇄한 괴성체는 평균 입도가 50mm 이하이며, 부정형인 것이 바람직하다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치 개략적인 도면이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 장입조의 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 압착 성형롤과 이로 성형한 괴성체를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 괴성체의 단면도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 압착 성형롤과 제 1 파쇄기의 작동을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기의 단면도이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 집진 장치의 개략적인 도면이다.
도 8 은 종래의 압착 성형롤 및 이를 통하여 제조한 괴성체를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9 는 종래의 용철제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예와 첨부된 도면을 이용하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치의 개략적인 도면이다.
도 1 에 도시한 용철제조장치(10)에 포함된 고온괴성화장치(100)는 좀더 상세한 설명을 위하여 실제 크기보다 좀더 확대하여 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치(10)는 크게 고온괴성화장치(100), 유동환원로 유닛(300) 및 융용가스화로 유닛(400)으로 나누어진다.
여기서, 유동환원로 유닛(300)은 내부에 기포유동층을 가진 다단의 유동환원로를 포함하는 데, 도 1에서는 4단의 유동환원로를 예시하여 나타낸다. 도 1에 도시한 유동환원로의 단수는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 4단의 유동환원로는 제1 예열로(310), 제2 예열로(320), 예비 환원로(330) 및 최종 환원로(340)로 이루어진다. 4단의 유동환원로는 용융가스화로(430)로부터 공급되는 환원 가스로 상온의 분광 및 부원료를 환원 및 소성하여 혼합한 환원체를 제조하여 고온괴성화장치(100)에 공급한다. 고온괴성화장치(100)는 환원체를 압착 성형 및 파쇄하여 괴성체를 제조한 후 용융가스화로 유닛(400)에 공급한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고온괴성화장치(100)는 크게 장입조(20), 한 쌍의 압착 성형롤(30) 그리고 제1 파쇄기(40)를 포함한다. 이외에 고온괴성화장치(100)는 고온 저장조(11), 냉각기(60), 저장 탱크(69), 고온 분기기(50), 고온 선별기(70), 제2 파쇄기(80), 그리고 고온 이송기(90)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고온괴성화장치(100)는 이외에 기타 필요한 장치를 포함할 수 있다.
이하에서는 고온괴성화장치(100)를 구성하고 있는 각 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저 다단의 유동환원로내의 기포유동층을 거친 700℃ 이상, 체적 비중 약 2ton/m3 정도의 분환원철 및 소성부원료를 혼합한 환원체를 이송하여 고온 저장조(11)에 저장한다. 최종 유동환원로의 배출 압력은 3bar이고, 유량은 3000m3/h 이므로 고온 저장조(11)로 고온의 분환원철 및 소성부원료가 압송된다.
소성부원료 없이 고온의 분환원철만을 단독으로 사용할 수도 있지만, 고온의 분환원철이 용용가스화로내에서 쉽게 부서지지 않도록 하기 위해서는 소성 부원료를 고온의 분환원철과 혼합하여 전체의 3∼20wt%로 되도록 하는 것이 바람직하다.
고온 저장조(11)는 하부 측면에 레벨제어장치(13)를 구비한다.
레벨제어장치(13)는 고온 저장조(11)에 저장한 환원체의 레벨을 검출하고, 기설정된 레벨에 도달하면 유동환원로로부터 환원체의 이송을 차단한다.
고온 저장조(11)의 하단에는 개폐식 밸브(15)를 구비한다. 개폐식 밸브(15)는 고온 저장조(11)의 하단을 개폐하는 개폐용 플레이트(l5a)와 개폐용 플레이트(15a)를 제어하는 유압 액츄에이터(15b)를 구비한다.
고온 저장조(11)의 하부에는 고온 저장조(11)로부터 환원체를 공급받는 장입조(20)가 설치되어 있다. 장입조(20)는 개폐식 밸브(15) 개방시에 내부로 환원체를 공급받으며, 전기모터를 구동하여 이를 압착 성형롤에 강제 장입시킨다. 장입조(20)에 대해서는 도 2를 참조하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 단면도로서, 환원체의 장입 방향을 따라 자른 장입조(20)의 단면도이다.
장입조(20)는 내부에 중공형 챔버(200)를 포함한다. 환원체 유입관(210)은 중공형 챔버(200)의 상부에 연결되어 환원체를 공급한다. 장입 부재(220a, 220b)는 환원체 유입관(210)의 양쪽에 수직 방향에 대하여 예각으로 경사져서 회전 구동함으로써 중공형 챔버(200)내의 환원체를 하부의 압착 성형롤로 강제 공급한다. 도 2에는 2개의 장입 부재를 도시하였으나, 이는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이, 수직 방향에 대하여 예각으로 경사진 2개의 방향으로부터 환원체를 강제로 압착 성형롤에 장입하므로, 비산되거나 새어나가는 환원체의 양을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 환원체를 동일한 양으로 장입할 수 있다.
장입조(20)는 환원체의 장입량을 시간당 최대 60ton까지 가변 제어할 수 있다. 장입 부재(220a, 220b)는 나선형이고, 그 상부에는 각각의 장입 부재(220a, 220b)를 회전 구동하기 위한 전기 모터(240a, 240b)가 구비되어 있으며, 하부에는 장입을 위한 스크류가 설치되어 있다. 장입 부재(220a, 220b)는 고온 상태에서 마모를 최대한 방지하기 위하여 고온 강도가 우수한 재질을 사용하여 제조한다. 빠짐 방지부(260a, 260b)는 하부에 위치한 한 쌍의 압착 성형롤이 회전하는 경우, 상부 측면으로 환원체가 빠져나가는 것을 방지한다.
도 1로 다시 돌아가면, 장입조(20)의 하단에는 환원체를 연속으로 이어진 괴성체로 압착 성형하는 적어도 한 쌍의 압착 성형롤(30)이 설치되어 있다. 이와 같은 압착 성형롤의 수는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 다수의 압착 성형롤을 부착할 수도 있다.
압착 성형롤(30)은 장입조(20)로부터 환원체를 장입하고, 환원체를 압착 성형하여, 압착 양면에 골이 형성되어 연속으로 이어진 괴성체를 제조한다. 압착 성형롤(30)은 서로 반대 방향으로 회전하면서 환원체를 압착 성형한다. 이 경우에 분환원철을 포함하는 환원체를 400∼800℃에서 140∼250bar로 압착 성형하는 것이 바람직하다.
도 1에 도시하지는 않았지만, 제1 압착성형롤(31) 및 제2 압착성형롤(33)은 각각 유압모터와 연결되어 회전구동한다. 압착 성형롤(30)에는 유압 압착기(37)가 설치되어, 고정 회전하는 제1 압착성형롤(31)과 제2 압착성형롤(33)간의 거리를 변화시킨다. 이로써 괴성체의 두께를 조절할 수 있다. 거리는 수평으로 변위가능하다. 즉, 제1 압착성형롤(31)은 정위치에서 화전하는 고정식이고, 제2 압착성형롤(33)은 유압 압착기(37)로 수평으로 변위가 가능한 이동식 구조이다. 이와는 구조를 반대로 할 수도 있다. 압착 성형롤(30) 사이에는 빠짐 방지막(35)을 설치하여 압착 성형된 괴성체가 측면으로 빠져 나가지 못하도록 막는다.
도 1에는 도시하지 않았지만, 압착 성형롤(30)은 유압 모터와 연결된 본체 샤프트와 그 주위를 둘러싼 롤타이어로 이루어진다. 여기서, 압착 성형시 압착 성형롤(30)의 냉각을 위해 본체 샤프트 내부에는 냉각수가 흐른다. 또한, 롤타이어 표면, 즉 압착 성형롤(30)의 표면에는 오목홈이 압착 성형롤(30)의 축 방향을 따라 나란히 연속 형성되어 압착 성형롤(30)의 원주 방향을 따라 이웃하는 오목홈 사이에 산을 형성한다. 압착 성형롤(30)의 표면은 고온 상태에서 마모를 최대한 방지할 수 있는 재질을 사용한다.
롤의 회전 방향에 평행인 오목홈의 길이는 1∼5mm가 적합하고, 산으로부터 오목홈 중 가장 깊은 곳까지의 수직 거리는 3∼15mm가 적당하며, 산과 산사이의 거리는 20∼50mm 정도가 적합하다.
이하에서는 도 3을 참고하여 본 발명의 실시예에 있어서 압착 성형롤 표면의 형상에 대하여 좀더 자세하게 설명한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 압착 성형롤의 표면 형상과 이것으로 성형한 괴성체를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같은 괴성체를 제조하는 경우, 제1 압착 성형롤(31) 표면의 이웃하는 산 사이에 제2 압착 성형롤(33)의 산이 위치하도록 한 쌍의 압착 성형롤을 작동시킨다. 예를 들면, 제1 성형롤(31)의 이웃하는 산(31a, 31b) 사이에 제2 성형롤(33)의 산(33c)이 위치하도록 한 쌍의 압착 성형롤을 작동시킨다. 이 경우, 연속으로 이어지면서 압착 양면의 골이 서로 마주하지 않도록 형성된 괴성체(500)를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 제1 압착 성형롤(31) 표면의 이웃하는 산 사이의 호의 길이에 대하여, 제2 압착 성형롤(33)의 산에 대응하는 제1 압착 성형롤(31)의 대응부와 제1 압착 성형롤(31) 표면의 산 중 적어도 하나간의 호의 길이의 비가 0.3 내지 0.5로 되도록 작동시키는 것이 바람직하다. 즉, 도 3의 확대원에서 제1 압착 성형롤(31) 표면의 이웃하는 산(31a, 31b) 사이의 호의 길이를 m이라고 하고, 제2 압착 성형롤(33)의 산(33c)에 대응하는 제1 압착 성형롤(31)의 대응부(31c)와 제1 압착 성형롤(31) 표면의 산(31a, 31b) 중 적어도 하나 사이의 호의 길이를 n이라고 라하 n/m이 0.3 내지 0.5로 되도록 작동시키는 것이 바람직하다. 도 3에서는 호의 길이 n을 산(31a)과 대응부(31c)간의 거리로 예시하였지만, 산(31b)가 대응부(31c)간의 거리로 하여도 무방하다.
제2 압착 성형롤(33)의 산(33c)은 제1 압착 성형롤(31) 표면의 산(31a, 31b) 사이에 위치하여 그 가운데를 중심으로 상하로 움직이므로, 전술한 0.3 내지 0.5의 비율은 상대적으로 0.5 내지 0.7의 비율과 궁극적으로 동일하다.
n/m의 비가 0 내지 0.3 미만인 경우, 압착 양면의 골이 인접하게 되어 골 부근의 괴성체의 두께가 얇아져서 끊어짐 현상이 발생할 우려가 있다.
전술한 바와 같은 압착 성형롤을 이용하여 제조한 괴성체의 단면 형상에 대하여 도 4 를 참조하여 좀더 자세하게 설명한다. 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 괴성체(500)를 압착 성형롤이 축방향에 수직인 길이 방향으로 자른 단면도이다.
본 발명에 따른 괴성체(500)는, 압착성형롤의 축방향에 수직인 길이 방향으로 자른 단면의 길이 방향 중심선과 단면을 통하여 압착 양면의 가장 인접한 골을 서로 연결하는 연결선이 예각 및 둔각을 형성한다. 예를 들면, 도 4에 도시한 중심선(500l)과 압착 양면의 가장 인접한 골(500a, 500b)을 서로 연결하는 연결선은 교차점(500c)에서 상호 교차하고 있으며, 예각 및 둔각을 형성한다.
또한, 본 발명에 따른 괴성체(500)는 압착성형롤의 축방향에 수직인 길이 방향으로 자른 단면에 대하여, 압착 양면 중 한쪽을 제l 표면이라고 하고, 다른 쪽을 제2 표면이라 하면, 제1 표면의 이웃하는 골 사이에 제2 표면의 골이 위치한다. 따라서 압착 양면의 골이 상호 엇갈려서 위치한다. 예를 들면, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 표면의 이웃하는 골(500d, 500e) 사이에 제2 표면의 골(500f)이 위치한다.
또한, 본 발명에 따라 제조한 괴성체는 제1 표면의 이웃하는 골간의 거리에 대하여, 제2 표면의 골에 대응하는 제1 표면의 대응부와 제1 표면의 이웃하는 골 중 적어도 한 골과의 거리의 비가 0.3 내지 0.5이다. 예를 들면, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 표면의 이웃하는 골(500d, 500e) 사이의 거리를 k라고 하고, 제2 표면의 골(500f)에 대응하는 제1 표면의 대응부(500g)의 제1 표면의 이웃하는 골 중 하나인 골(500d)의 거리를 l이라고 하면, l/k는 0.3 내지 0.5이다. 이와는 반대로 또다른 제1 표면의 골(500e)에 적용하는 경우도 마찬가지이다. l/k가 0 내지 0.3 미만인 경우, 압착 양면의 골이 인접하게 되고 골 부근의 괴성체의 두께가 얇아지므로 끊어짐 현상이 발생할 우려가 있다.
본 발명에서 압착 성형롤을 작동시켜 제조한 괴성체의 두께는 3∼30㎜이고, 밀도는 3.5∼4,2ton/m3이다. 이와 같이 제조한 괴성체는 두께가 3mm 미만인 경우 끊길 우려가 있고, 두께가 30㎜을 넘는 경우에는 괴성체의 양이 많아서 압착 성형롤의 표면이 손상될 위험이 있으므로 상기한 범위의 두께로 괴성체를 제조한다. 괴성체를 용융가스화로에 바로 사용하므로, 전술한 3.5∼4,2ton/m3의 밀도 정도면 이송하기에 충분하여 압착 성형시 압착 성형롤에 가해지는 압력이 그다지 높지 않아 압착 성형롤의 파손 위험이 적다. 다음 단계에서는 압착 성형한 괴성체를 일정한 크기로 파쇄한다.
도 1로 다시 돌아가보면, 압착 성형롤(30)의 하부에는 제1 파쇄기(40)를 설치한다. 제1 파쇄기(40)는 압착 성형롤(30)로 성형한 괴성체를 용융가스화로(430)에 장입할 수 있는 크기로 1차 분리/파쇄하는 장치이다. 이와 관련하여 도 5에 제1 파쇄기(40)를 좀더 상세하게 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압착 성형롤과 제1 파쇄기의 작동을 개략적으로 나타내는 도면이다.
압착 성형롤(30)에서 압착 성형한 괴성체(500)는 연속으로 이어져서 제1 파쇄기(40)에서 파쇄된다. 받침대(46)는 괴성체(500)를 제1 파쇄기(40)로 유도하고, 괴성체(500)를 파쇄시 제1 파쇄기(40)를 지지한다. 제1 파쇄기(40)는 유압모터(49)의 회전축에 연결되어 회전하는 다수의 파쇄판(41)이 괴성체(500)에 충격을 주어 파쇄한다. 파쇄판(41) 사이에는 스페이서링(43)이 개재되어 파쇄판(41) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 또한, 파쇄판(41)은 다수의 뽀족한 돌기(45)들을 다수 구비하여 파쇄판(41)의 회전시에 관성력에 의한 충격으로 괴성체(500)를 분리 및 파쇄한다. 제1 파쇄기(40)로 파쇄하는 경우, 괴성체의 평균 입도가 50mm 이하가 되도록 파쇄하되, 바람직하게는 용융가스화로에 사용하기에 적합하도록 30mm 이하로 하는 것이 바람직하며, 부정형이 되도록 한다.
도 1로 돌아가 보면, 제1 파쇄기(40)의 하부에는 고온 분기기(50)가 설치되어 있다. 고온 분기기(50)는 파쇄한 고온의 괴성체를 바이패스(by-pass)하여 냉각 처리 및 저장하거나 용융가스화로로 이송하도록 분기할 수 있다.
도 1에서 고온 분기기(50)는 유입구(64)를 통하여 괴성체를 유입한 후 좌측 배출구(53)를 통하여 고온의 괴성체를 냉각기(60)에 냉각 처리하여 저장 탱크(69)에 저장하거나, 우측 배출구(55)를 통하여 고온의 괴성체를 용융가스화로(430)로 이송한다.
도시하지는 않았지만, 고온 분기기(50)의 내부에는 유압 실린더로 작동하는 분기판이 회전가능하도록 설치되어 있어서 괴성체의 공급 방향을 좌측 배출구(53) 또는 우측 배출구(55)로 조절한다. 고온 분기기(50)는 특히, 용융가스화로(430)에 이상이 생겨 괴성체를 공급할 수 없거나 괴성체의 품질이 적합하지 않은 경우, 분기판을 절환하여 냉각기(60)측으로 괴성체를 이송한다. 이와 반대인 경우에는 정상적으로 용융가스화로(430)에 괴성체를 공급한다.
냉각기(60)는 고온의 괴성체를 물로 냉각하여 저장 탱크(69)로 방출하는 장치이다. 이하에서는 도 6을 참조하여 냉각기(60)에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기의 개략적인 단면도로서, 괴성체 유입 방향을 따라 자른 단면도이다. 도 6에 도시한 냉각기(60)는 파쇄된 괴성체를 공급받아 괴성체를 물에 침전시켜 냉각하면서 저장 탱크로 이송하는 제1 컨베이어(61)와, 다수의 블레이드(631)가 설치되어 바닥에 쌓인 파쇄된 괴성체의 분을 블레이드(631)로 긁어서 저장 탱크에 공급하는 제2 컨베이어(63)를 포함한다. 이외에도 냉각기(60)은 냉각에 필요한 여러 부대 장치를 포함할 수 있다.
상하로 설치된 제1 컨베이어(61) 및 제2 컨베이어(63)는 철판으로 이루어진 벨트를 모터와 연결된 롤러로 회전시킨다. 이에 따라 수조(65)에 차차 있는 물(67)로 괴성체를 냉각시킨 다음 외부의 저장 탱크로 내보낸다. 저장 탱크(69)(도 1에 도시)는 이와 같이 냉각한 괴성체를 저장하였다가 추후에 다시 사용한다.
다시 도 1로 돌아가면, 정상적인 상태에서는 고온 분기기(50)로부터 분기된 고온의 괴성체가 고온 선별기(70)로 이송되어 선별 과정을 거친다. 고온 선별기(70)는 파쇄 후에 발생하는 입도가 50㎜ 이상인 괴성체, 바람직하게는 30mm 이상의 괴성체를 선별하는 장치로서, 시간당 최대 120톤까지 선별할 수 있다. 고온 선별기(70)는 상부측의 인입구로 유입된 괴성체에 대하여 내부에 설치된 스크린에 진동을 부여하여 전술한 크기의 입자를 선별한다.
고온 선별기(70)는 대립 배출구(73)를 통하여 입도가 50㎜ 이상, 바람직하게는 30mm를 초과하는 괴성체를 배출하고, 소립 배출구(71)를 통하여 전술한 크기 이하의 괴성체를 배출한다. 괴성체의 입도가 30mm를 초과하는 경우, 용융가스화로에서 사용하기에 적합하지 않으므로 재파쇄 과정을 거친다. 고온 선별기(70)의 대립 배출구(73) 하부에는 괴성체를 용융가스화로(430)에 사용하기에 적합한 크기로 재파쇄하는 제2 파쇄기(80)를 구비한다. 또한, 고온 선별기(70)의 소립 배출구(71) 하부에는 괴성체를 용융가스화로(430)로 이송하기 위한 고온 이송기(90)가 설치되어 있다.
도시하지는 않았지만, 제2 파쇄기(80)는 2개의 파쇄롤로 이루어지는 데, 스페이스링을 사이에 두고 다수의 디스크형 블레이드를 타이볼트로 고정한 다음, 이를 유압 모터로 회전시시킨다. 이로써, 블레이드에 형성된 돌기부를 서로 인접하게 배치하여 그 사이를 통과하는 대립의 괴성체를 파쇄한다. 특히 스페이스링의 두께를 다르게 하여 블레이드간의 간격을 변화시킴으로써 다양한 입도를 가진 괴성체를 파쇄할 수 있다. 2개의 파쇄롤 중 하나의 파쇄롤은 고정하고 다른 파쇄롤은 유압 장치를 이용하여 수평 방향으로 이동 가능하도록 하여 파쇄롤간의 간격을 조절할 수 있다. 또한, 유압 모터에 공급되는 오일의 양을 조절하여 유압 모터의 회전수를 조절하여 괴성체를 파쇄할 수도 있다.
고온 선별기(70)의 소립 배출구(71)를 통하여 배출된 괴성체와 제2 파쇄기(80)를 통하여 재파쇄된 괴성체는 고온 이송기(90를 통하여 괴성체 저장조(95)로 이송한다. 고온 이송기(90)는 구동 모터의 회전축에 다수의 스프로켓을 장착하여 체인을 무한 궤도형으로 회전시키고, 활차와 결합한 버켓(bucket)을 체인에 연결하여 괴성체를 괴성체 저장조(95)로 이송한다.
괴성체 저장조(95)의 하부에 설치한 다수의 고온 균배압 장치(410)를 통하여 용융가스화로(430)와의 압력을 균일하게 조정한다. 그 다음, 괴성체 저장조(95)로부터 괴성체를 용융가스화로(430)에 장입한다.
여기서 바람직한 괴성체의 입도 분포는 1㎜ 미만이 10wt% 이하, 1∼10㎜가 5∼30wt%, 10∼20mm가 10∼40wt%, 20∼30mm가 10∼40wt%, 30∼50㎜가 20wt%이하로 되도록 하는 것이 바람직하다. 특히, 평균 입도가 1∼30mm인 괴성체가 전체의 25∼100wt%를 차지하는 것이 바람직하다.
용융가스화로(430)내에는 괴탄 또는 미분탄을 성형한 성형탄으로 이루어진 석탄충진층이 형성되어 있고, 용융가스화로(430)의 외벽으로부터 석탄충진층에 산소(O2)를 취입하여 용철을 제조한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치(10)는 고온인 괴성체가 대기에 접촉하는 경우, 산소화의 재산화를 통하여 발열 및 화재가 발생할 우려가 높으므로 불활성 분위기를 조성하는 것이 필요하다. 따라서 괴성체의 산화를 방지하기 위하여 질소공급장치인 질소 주입관을 설치하고 질소를 충전시켜 산소 농도를 저하시킨 상태로 공정을 진행한다. 질소는 도 1에 도시한 바와 같이, 괴성체가 외부 대기와 접촉할 가능성이 높은 개폐식 밸브(15), 압착 성형롤(30), 제1 파쇄기(40), 제2 파쇄기(80), 그리고 고온 이송기(90) 등에 설치할 수 있다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 집진 장치(700)의 개략적인 도면이다.
집진 장치(700)는 본 발명의 용철제조장치에서 괴성체의 이송, 장입, 파쇄 및 선별 과정에서 발생하는 고온의 분진을 집진한다. 도 7 에 도시한 집진 장치(700)는 압착 성형롤(30)(도 1 에 도시, 이하 동일), 제 1 파쇄기(40), 냉각기(60), 고온 선별기(70), 제 2 파쇄기(80), 그리고 고온 이송기(90) 등에 설치되어 여기서 발생하는 분진을 포진하는 각각의 집진 포트(미도시), 집진 포트(미도시)로 집진한 분진을 습식 제진하는 습식 제진기(710), 그리고 습식 제진기(710)로부터 습식 제진한 분진에서 수분을 제거하는 수분 제거기(720)를 포함한다. 습식 제진 작업 후에는 연돌(730)을 통하여 외부로 분진을 배출한다. 전술한 바와 같은 방법으로 괴성체를 제조가는 경우, 분진 발생량을 5% 미만으로 낮출 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실험예를 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실험예
유동환원로에서 배출되는 750℃ 정도의 고온 분환원철 및 소성부원료의 혼합물인 환원체를 다양한 형태에 압착 성형롤을 이용하여 연속으로 이어진 괴성체를 제조하였다.
제1 비교예
도 8의 (A)의 좌측에 도시한 바와 같이, 표면이 평탄한 압착 성형롤을 이용하여 괴성체를 압착 성형하였다. 그 결과, 도 8의 (A)의 우측과 같은 형상의 두께가 8mm인 괴성체를 얻었다. 이 경우, 괴성체의 밀도는 3.8g/cm3이었고, 1mm 이하의 분진은 10wt% 정도 발생되었다. 또한, 도 8의 (A)의 우측에 도시한 바와 같이 괴성체의 길이 방향으로 갈라짐 현상이 관찰되었다.
제2 비교예
도 8의 (B)의 좌측에 도시한 바와 같이, 표면에 홈을 일정하게 형성한 압착 성형롤을 이용하여 괴성체를 압착 성형하였다. 그 결과, 도 8의 (B)의 우측과 같이, 두께가 10mm인 괴성체를 얻었다. 이 경우, 괴성체의 밀도는 3.8g/cm3이었고,1mm 이하의 분진은 8wt% 정도 발생되었다. 그러나 분환원철과 압착 성형롤간에 점착성이 증가되어 스플릿(split) 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
제3 비교예
도 8의 (C)의 좌측에 도시한 바와 같이, 오목홈이 압착 성형롤의 축 방향을 따라 나란히 연속 형성되어 있는 한 쌍의 압착 성형롤을 사용하여 괴성체를 제조하였다. 이 경우, 동조식으로, 즉 한 쌍의 압착 성형롤의 산이 서로 마주하도록 압착 성형롤을 작동시켜 두께 16mm의 괴성체를 제조하였다. 이 경우, 괴성체의 밀도는 3.8g/cm3이었다. 그러나 도 8의 (C)의 우측에 도시한 바와 같이, 압착 양면의 골이 서로 마주하여 위치하므로, 괴성체에 끊어짐(80a)이 발생할 뿐만 아니라 길이 방향을 따라 갈라짐(80b)이 잘 발생한다.
본 발명에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 오목홈이 압착 성형롤의 축방향을 따라 나란히 연속 형성되어 있는 한 쌍의 압착 성형롤을 사용하여 괴성체를 제조하였다. 이 경우, 비동조식으로, 즉 한 쌍의 압착 성형롤 중 제1 성형롤 표면의 이웃하는 산사이에 제2 압착 성형롤의 산이 위치하도록 압착 성형롤을 작동시켜 두께 16mm의 괴성체를 제조하였다. 이 경우, 괴성체의 밀도는 3.8g/cm3이었고, 생산성은 200% 향상되있으며, 1mm 이하의 분진 발생율은 5wt% 였다.
전술한 내용을 정리하면 다음의 표 2와 같다.
Figure 112005032171823-pct00001
표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 괴성체는 두께를 16mm 이하로 하여 제조할 수 있으므로 생산성이 향상될 뿐만 아니라 분발생량이 저감되는 이점이 있었다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 끊김이나 갈라짐 등의 현상이 나타나지 않아서 제1 비교예 내지 제3 비교예에 따라 제조된 괴성체에 비하여 그 성질이 우수하였다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조방법 및 용철제조장치는, 분환원철을 고온 괴성화하는 방법을 제공하여 용철제조공정의 조업을 편리하게 하고 효율성 및 생산성을 향상시키며, 괴성체의 제조시에 설비 가동 유연성을 확보할 수 있도록 해 준다.
또한, 한 쌍의 압착 성형롤 중 제1 압착 성형롤 표면의 이웃하는 산 사이에 제2 압착롤의 산이 위치하도록 괴성체를 압착 성형하므로, 괴성체가 골이 서로 엇갈려서 형성되어 끊어지거나 갈라지지 않는 적당한 입도를 가진 괴성체를 제조할 수 있다. 따라서 압착 성형한 괴성체가 연속으로 이어진 상태로 파쇄기로 공급되므로 파쇄기에 부하가 크게 걸리지 않는다.
또한, 본 발명에 따른 압착 성형롤은, 제1 압착 성형롤 표면의 이웃하는 산 사이의 호의 길이에 대하여, 제2 압착 성형롤의 산에 대응하는 제1 압착 성형롤의 대응부와 제1 압착 성형롤 표면의 산 중 적어도 하나간의 호의 길이의 비가 0.3 내지 0.5로 되도록 작동하므로, 괴성체가 끊어지는 현상을 미연에 방지할 수 있다.
환원체는 압착 성형롤에 수직인 방향에 대하여 예각으로 경사진 2개의 방향으로 장입하므로, 환원체의 비산을 방지하면서 효율적으로 환원체를 압착 성형할 수 있다.
괴성체의 두께를 3∼30mm로 하므로, 괴성체가 끊길 우려가 없을 뿐만 아니라, 괴성체의 양이 많아서 압착 성형롤의 표면이 손상될 우려도 적다.
본 발명에서는 특히, 파쇄한 괴성체를 바이패스하여 냉각한 다음 저항할 수 있으므로, 용융가스화로의 작업 이상이나 괴성체의 품질이 불량인 경우 좀더 융통성 있는 공정을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 용철제조방법으로 제조한 괴성체를 용융가스화로에 바로 사용하므로, 3.5∼4,2ton/m3 정도의 밀도면 이송하기에 충분하여 압착 성형시에 압착 성형롤에 가해지는 압력이 그다지 높지 않아 압착 성형롤의 파손 위험이 적어진다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (30)

  1. 다단의 기포유동층으로부터 고온의 분환원철 및 소성부원료가 혼합된 환원체를 제조하는 단계,
    상기 환원체를 적어도 한 쌍의 압착성형롤에 장입하는 단계,
    상기 한 쌍의 압착성형롤로 상기 환원체를 압착 성형하여 압착 양면에 골이 형성되어 연속으로 이어진 괴성체를 제조하는 단계,
    상기 괴성체를 파쇄하는 단계,
    상기 파쇄한 괴성체를 석탄충진층에 장입하는 단계, 및
    상기 석탄충진층에 산소를 취입하여 용철을 제조하는 단계를 포함하며,
    상기 괴성체를 제조하는 단계에서, 상기 괴성체를 상기 압착성형롤의 축방향에 수직인 길이 방향으로 자른 단면의 길이 방향 중심선과 상기 단면을 통하여 상기 압착 양면의 가장 인접한 골을 서로 연결하는 연결선이 예각 및 둔각을 형성하는 용철제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 환원체를 장입하는 단계에서,
    상기 환원체를 상기 압착성형롤에 수직된 방향에 대하여 예각으로 경사진 2개의 방향으로부터 상기 압착성형롤에 장입하는 용철제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 괴성체를 제조하는 단계에서,
    제조한 상기 괴성체는 두께가 3∼30㎜이고, 비중이 3.5∼4.2ton/m3 인 용철제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 괴성체를 파쇄하는 단계에서,
    상기 괴성체의 평균 입도가 50mm 이하이고, 부정형이 되도록 파쇄하는 용철제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 파쇄한 괴성체를 바이패스(by-pass)하는 단계,
    상기 바이패스한 괴성체를 냉각하는 단계, 및
    상기 냉각한 괴성체를 저장하는 단계를 더 포함하는 용철제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 파쇄한 괴성체의 평균 입도가 30㎜를 초과하는 경우,
    상기 파쇄한 괴성체를 재파쇄하는 단계를 더 포함하는 용철제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 각 단계에 질소를 공급하는 단계를 더 포함하는 용철제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 각 단계에서 발생하는 분진을 포집하는 단계,
    상기 포집한 분진을 습식 제진하는 단계,
    상기 습식 제진한 분진의 수분을 제거하는 단계, 및
    상기 수분을 제거한 분진을 외부로 배출하는 단계를 더 포함하는 용철제조방법.
  9. 다단의 기포유동층으로부터 고온의 분환원철을 제조하는 단계,
    상기 분환원철을 한 쌍의 압착성형롤에 장입하는 단계,
    상기 한 쌍의 압착성형롤로 상기 분환원철을 알착 성형하여 압착 양면에 골이 형성되어 연속으로 이어진 괴성체를 제조하는 단계,
    상기 괴성체를 파쇄하는 단계,
    상기 파쇄한 괴성체를 식탄충진층에 장입하는 단계, 및
    상기 석탄충진층에 산소를 취입하여 용철을 제조하는 단계를 포함하며,
    상기 괴성체를 준비하는 단계에서, 상기 괴성체를 상기 압착성형롤의 축방향에 수직인 길이 방향으로 자른 단면에서 상기 괴성체의 제1 표면의 이웃하는 골 사이에 상기 괴성체의 제2 표면의 골이 위치하는 용철제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 괴성체를 준비하는 단계에서, 상기 제 1 표면의 이웃하는 골간의 거리에 대하여, 상기 제 2 표면의 골에 대응하는 상기 제 1 표면의 대응부와 상기 제 1 표면의 이웃하는 골 중 적어도 한 골과의 거리의 비는 0.3 내지 0.5 인 용철제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 다단의 기포유동층으로부터 고온의 소성부원료를 상기 환원철과 혼합하여 상기 각 단계를 실행하는 단계를 더 포함하는 용철제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 소성부원료는 상기 괴성체 전체의 3∼20중량%인 용철제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 괴성체를 제조하는 단계에서,
    상기 한 쌍의 압착성형롤로 상기 분환원철을 400∼800℃로 압착 성형하는 용철제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 괴성체를 제조하는 단계에서,
    상기 한 쌍의 압착성형롤 상기 분환원철을 140∼250bar로 압착 성형하는 용철제조방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 괴성체를 제조하는 단계에서,
    제조한 상기 괴성체는 두께가 3∼30㎜이고, 비중이 3.5∼4.2ton/m3 인 용철제조방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 괴성체를 파쇄하는 단계에서,
    파쇄한 상기 괴성체는 평균 입도가 50mm 이하이며, 부정형인 용철제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 괴성체의 평균 입도는 30㎜ 이하인 용철제조방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 파쇄한 괴성체를 석탄충진층에 장입하는 단계에서,
    상기 괴성체의 입도가 1∼30㎜인 것이 전체의 25∼100wt%인 용철제조방법.
  19. 다단의 유동환원로로부터의 고온의 분환원철 및 소성부원료가 혼합된 환원체를 공급받는 장입조,
    상기 장입조로부터의 환원체를 장입하고 상기 환원체를 압착 성형하여 연속으로 이어진 괴성체를 제조하는 적어도 한 쌍의 압착 성형롤,
    상기 압착 성형롤에서 제조한 상기 괴성체를 파쇄하는 파쇄기, 및
    상기 파쇄기로 파쇄한 상기 괴성체를 장입하는 용융가스화로를 포함하고,
    상기 적어도 한 쌍의 압착 성형롤의 표면에는 오목홈이 상기 압착 성형롤의 축방향을 따라 나란히 연속 형성되어, 상기 압착 성형롤의 원주 방향을 따라 이웃하는 상기 오목홈 사이에 산을 형성하며,
    상기 적어도 한 쌍의 압착 성형롤은, 상기 괴성체를 제조시에 제1 압착 성형롤 표면의 이웃하는 산 사이에 제2 압착 성형롤의 산이 위치하도록 작동하는 용철제조장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 장입조는,
    상기 압착 성형롤 사이의 수직 상부에 위치하는 중공형 챔버,
    상기 중공형 챔버의 상부에 연결되어 상기 환원체를 공급하는 환원체 유입관, 및
    상기 환원체 유입관의 양쪽에 상기 압착 성형롤의 수직 방향에 대하여 예각 으로 경사져서 회전 구동함으로써 상기 중공형 챔버내의 환원체를 상기 압착 성형롤에 장입하는 장입 부재를 포함하는 용철제조장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 패쇄한 괴성체를 바이패스하여 수냉하는 냉각기, 및
    상기 냉각기로부터 냉각한 괴성체를 이송하여 저장하는 저장 탱크를 더 포함하는 용철제조장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 냉각기는,
    상기 파쇄된 괴성체를 공급받아 상기 괴성체를 물에 침전시켜 냉각하면서 상기 저장 탱크로 이송하는 제1 컨베이어, 및
    다수의 블레이드가 설치되어 있고, 바닥에 쌓인 상기 파쇄된 괴성체의 분을 상기 블레이드로 긁어서 상기 저장 탱크에 공급하는 제2 컨베이어를 포함하는 용철제조장치.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 파쇄한 괴성체 중 입도가 30mm 이상인 괴성체를 선별하는 고온 선별기, 및
    상기 고온 선별기에서 선별한 상기 괴성체를 재파쇄하는 별도의 파쇄기를 더 포함하는 용철제조장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 별도의 파쇄기에 질소를 공급하는 질소 공급 장치를 더 포함하는 용철제조장치.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 압착 성형롤 및 상기 파쇄기에 질소를 공급하는 질소 공급 장치를 더 포함하는 용철제조장치.
  26. 제19항에 있어서,
    상기 압착 성형롤은, 상기 제1 압착 성형롤 표면의 이웃하는 산 사이의 호의 길이에 대하여, 상기 제2 압착 성형롤의 산에 대응하는 제1 압착 성형롤의 대응부와 상기 제1 압착 성형롤 표면의 산 중 적어도 하나간의 호의 길이의 비가 0.3 내지 0.5로 되도록 작동하는 용철제조장치.
  27. 제19항에 있어서,
    상기 압착 성형롤은 유압 압착기를 더 포함하며,
    상기 제1 성형롤은 고정 회전하고, 상기 유압 압착기로 상기 제1 성형롤과 상기 제2 성형롤과의 거리를 변화시키는 용철제조장치.
  28. 제19항에 있어서,
    상기 장입조, 상기 압착 성형롤 및 상기 파쇄기에서 발생하는 분진을 포집하는 집진 포트,
    상기 집진 포트로 포집한 분진을 습식 재진하는 습식 제진기, 및
    상기 습식 제진기로부터 습식 제진한 분진에서 수분을 제거하는 수분 제거기를 더 포함하는 용철제조장치.
  29. 제19항에 있어서,
    상기 압착 성형롤에서 제조한 상기 괴성체는 두께가 3∼30mm이고, 비중이 3.5∼4.2ton/m3인 용철제조장치.
  30. 제19항 있어서,
    상기 파쇄한 괴성체는 평균 입도가 50mm 이하이며, 부정형인 용철제조장치.
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