KR101087362B1 - 고로 장입물 분포 실험 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로 장입물 분포 실험 장치에 관한 것으로, 실제 장입설비를 모사한 분배락커(10), 장입벙커(20), 노정장입장치(30)와 실제 고로의 노샤프트부를 모사하고 투명재질로 이루어진 노본체(40) 및 상기 노본체(40)의 바닥판(42)을 하강시킬 수 있는 바닥판승강장치(70)를 포함한다.

따라서, 안전을 확보한 상태에서 다양한 장입조건으로 장입물을 장입해 볼 수 있고, 이때 상기 바닥판(42)을 하강시켜 실제 용선의 배출에 의한 장입물의 강하 상태를 재현함으로써 보다 실제에 가까운 상태로 장입물 분포 시험을 실시할 수 있게 된다.

따라서, 다양한 조건에서 보다 신뢰성 높은 장입물 분포 데이터를 얻을 수 있게 되므로 최적의 고로 장입물 분포 제어기술을 수립하는데 도움이 된다.

고로 원료 장입, 장입물 분포, 장입물 분포 제어

Description

고로 장입물 분포 실험 장치{apparatus for abservation of materials distribution in furnace}

본 발명은 고로 장입물의 분포 상태를 실험해 볼 수 있도록 된 고로 장입물 분포 실험 장치에 관한 것이다.

고로는 코크스 연소에 의해 발생된 환원가스의 상승과 이에 의해 환원되는 철광석이 강하하고 용선으로 변환되는 향류식 반응기로서, 고로가 점차 대형화됨에 따라 고로 내부의 가스 분포 제어가 조업 안정성과 생산성 향상의 중요한 요소가 되었다.

고로 내부의 가스 분포를 적절히 제어하기 위해서는 장입장치의 분배슈트를 통해 고로 내부로 장입되는 장입물의 장입 패턴과 프로파일을 제어하는 것이 필요하다.

이를 위해서는 노 내 장입물 장입 상태를 직접 관찰하는 것이 가장 바람직하나 실제 조업상태의 노 내를 관찰하는 것은 매우 어렵고 위험한 일이므로, 실험을 통해 고로 장입물의 분포를 조사할 수 있도록 하는 것이 필요하다.

이에 본 발명은 상기와 같은 필요에 의해 안출된 것으로, 실제에 가까운 상태로 장입물을 장입하고, 그 분포 상태를 조사할 수 있도록 된 고로 장입물 분포 시험장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

분배락커와;

상기 분배락커의 하부에 설치된 장입벙커와;

상기 장입벙커의 하부에 설치되고 분배슈트를 갖춘 노정장입장치와;

상기 노정장입장치의 하부에 설치된 노본체와;

상기 노본체의 내부에 상하 이동 가능하게 설치된 바닥판과;

상기 바닥판을 지지하고 이를 승강시키는 바닥판승강장치와;

상기 노본체를 지지하는 지지프레임;

을 포함한다.

또한, 상기 바닥판승강장치는 상기 바닥판에 상단이 회전가능하게 연결되고 상기 노본체 하단의 지지판에 설치된 암나사가이드에 나사체결된 수나사축과, 상기 바닥판에 장착된 서보모터와, 상기 수나사축과 서보모터의 출력축에 각각 구비된 스프라켓과, 그 스프라켓들을 연결하는 체인을 포함한다.

또한, 상기 분배락커, 장입벙커, 노정장입장치, 노본체 전체의 주위에 이를 지지하는 지지구조물이 설치되고, 그 지지구조물의 측부에 중계조를 잡아주는 가동틀이 구비된 스킵이 설치되며, 상기 지지구조물의 상부프레임에 상기 가동틀을 끌어올리는 호이스트가 좌우이동가능하게 설치되고, 상기 지지구조물에 상기 중계조로부터 투하된 장입물을 상기 분배락커의 상부로 이송하여 투하하는 벨트컨베이어가 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노본체의 하부측면에 장입물배출도어가 구비된다.

또한, 상기 노본체는 투명 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노본체의 내부에 카메라가 설치될 수 있다.

또한, 상기 노본체의 내부에, 바닥판의 장입물 분포 프로파일을 감지하는 센서를 구비하고 그 센서를 노본체 내부공간의 반경방향으로 이동시킬 수 있는 이동장치를 갖춘 분포측정기가 설치될 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 작업의 곤란함과 안전상의 위협 없이 노 내의 장입물 분포 프로파일을 관찰할 수 있게 되므로 장입물의 장입조건을 다양하게 변경시키면서 장입물 분포 실험을 실시할 수 있다.

따라서, 다양한 장입조건에서의 장입물 분포 데이터를 풍부하게 얻을 수 있게 되므로 이를 바탕으로 최적의 고로 장입물 분포 제어기술을 수립할 수 있게 된다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 고로 장입물 분포 실험장치의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 구성인 바닥판승강장치의 확대도이며, 도 3은 상기 바닥판승강장치의 평면도이다.

본 발명은 실제 고로의 분배락커, 장입벙커, 노정장입장치 및 노샤프트를 모사한 분배락커(10)와 장입벙커(20)와 노정장입장치(30)와 노본체(40)를 포함한다.

상기 분배락커(10)는 투입된 철광석과 코크스를 내부에 구비된 분배슈트로 구분하여 하부의 장입벙커(20)에 분배 공급하는 장치이고, 상기 장입벙커(20)는 대칭 형상의 좌우 장입벙커에 상기 철광석과 코크스가 분배 저장하였다가 하부 도어(밸브)를 개폐하여 컴퓨터에 의한 장입제어로직에 따라 철광석과 코크스를 하부의 노정장입장치(30)로 공급하는 장치이며, 상기 노정공급장치(30)는 상기 장입제어로직에 의해 작동 제어되는 분배슈트(35 ; 회전 가능하고 경동각이 조절된다.)를 구비하여 장입벙커(20)로부터 공급된 철광석과 코크스를 노본체(40)의 바닥으로 투하하는 장치이다.

상기 노본체(40)의 하부에는 노본체(40)의 내부에서 상하 이동 가능한 바다판(42)이 구비되고, 그 외측으로 노본체(40)의 하단과 결합되어 고정된 지지판(44)이 설치된다.

상기 지지판(44)은 공장 바닥에 놓여지는 지지프레임(60)에 의해 지지된다.

상기 지지프레임(60)은 레일을 따라 이동할 수 있도록 바퀴(65)를 구비한다.

한편, 상기 바닥판(42)에는 바닥판승강장치(70)가 설치되어 장입물 투하시에는 고정상태를 유지하고, 필요시에는 하강하여 실제 고로의 용선 배출에 의한 장입 물 강하상태를 모사할 수 있도록 되어 있다.

도 2와 같이, 상기 바닥판승강장치(70)는 바닥판(42)을 지지하는 수나사축(71)과, 상기 바닥판(42)에 장착된 서보모터(72)와, 상기 수나사축(71)과 서보모터(72)의 출력축에 각각 구비된 스프라켓(73,74)과, 이들 스프라켓(73,74)을 연결하는 체인(75)을 포함한다.

상기 수나사축(71)의 상단은 바닥판(42)의 하면에 회전가능한 상태로 연결되며, 하단은 상기 지지판(44)에 설치된 원통형의 암나사가이드(76)에 나사체결되어 있다.

따라서, 상기 서보모터(72)가 작동하면 체인(75)을 매개로 동력이 전달되어 수나사축(71)이 회전되고, 수나사축(71)은 위치 고정된 암나사가이드(76)에 나사체결되어 있으므로 회전 방향에 따라 암나사가이드(76)를 기준으로 상승 및 하강할 수 있다.

따라서, 상기 바닥판(42)을 실험 시작 전에는 상승시켜 두었다가, 장입물을 장입하면서 서보모터(72)의 회전속도를 적절히 조절하여 하강시킴으로써 실제 고로에서 용선 배출에 의한 장입물 하강을 모사할 수 있다.

한편, 상기 노본체(40)는 외부에서 내부를 육안으로 관찰할 수 있도록 투명 아크릴로 제작된다.

또한, 상기 노본체(40)가 세로로 2분할되어 장입후 열어 볼 수 있도록 된 경우에 대비하여 상기 바닥판(42)과 지지판(44)도 2개의 반원판으로 구성할 수 있다.(도 3참조)

이 경우에도 각각의 반원판에 상기와 동일한 구성의 바닥판승강장치(70)가 설치된다. 즉, 반원판의 현 중앙부에 서보모터(72)를 설치하고, 그 좌우 양쪽과 호의 중앙부에 수나사축(71)을 설치하고, 그들에 구비된 스프라켓(73,74) 전체를 둘러싸는 방식으로 체인(75)을 설치한다.

하측의 지지프레임(60)도 동일한 방식으로 2분할 구성됨은 물론이다.

한편, 상기와 같은 고로 설비(분배락커부터 노본체까지) 전체를 둘러싸서 지지하고, 장입물을 분배락커(10)까지 공급하기 위한 장치를 설치하기 위하여 상기 고로 설비의 주변에 지지구조물(80)을 설치한다.

상기 지지구조물(80)은 에이치빔과 앵글, 파이프, 와이어 등을 상호 연결(용접, 볼팅)하여 구성한 것으로, 지지대상물의 크기와 형상에 맞추어 다양하게 설계 제작될 수 있으므로 구조에 대한 상세 설명은 생략한다.

상기 지지구조물(80)에는 필요에 따라 층을 구별하고 계단을 설치하여 지지대상물의 각 부분에 작업자가 접근할 수 있으며, 작업자의 안전을 위해 난간을 설치할 수 있다.

한편, 철광석과 코크스 등의 장입물은 중계조(1)에 담겨 운반된다.

상기 지지구조물(80)의 일측에는 상기 중계조(1)를 장착할 수 있는 가동틀을 구비한 스킵(90)이 설치되며(설치 강도 유지를 위해 지지구조물(80)에 연결된다.), 또한 상기 지지구조물(80)의 상부 프레임에는 레일이 설치되어 그 레일을 따라 이동할 수 있는 호이스트(100)가 구비된다.

따라서, 중계조(1)가 대차에 의해 스킵(90)의 하부로 이동되어 오면, 스 킵(90)의 상기 가동틀에 중계조(1)가 안착되고, 그 상태에서 호이스트(100)가 상기 가동틀을 끌어 올림으로써 중계조(1)가 상부로 이동된다.

이후, 상기 호이스트(100)가 상부 프레임을 따라 이동함으로써 중계조(1)는 벨트컨베이어(110)의 상부로 이동되고, 중계조 하부의 도어가 개방됨으로써 장입물이 벨트컨베이어(110)로 투하된다. 상기 벨트컨베이어(110) 역시 상기 지지구조물(80)에 설치된다.

이후, 벨트컨베이어(110)를 따라 장입물이 이동하여 상기 분배락커(10)의 내부로 투하된다.

상기 분배락커(10)로 투입된 장입물은 전술한 바와 같이 장입벙커(20)를 거쳐 노정장입장치(30)의 분배슈트(35)를 통해 투하되면서 분배슈트(35)의 작동에 따라 노본체(40)의 바닥판(42)에 적층된다.

이와 같이 노본체(40)의 내부로 실제와 같이 장입물을 장입하면서 실험자는 투명한 노본체(40)를 통해 장입물의 낙하궤적과 상기 바닥판(42)에 형성되는 장입물의 분포 형상을 관찰, 기록한다.

이때 상기 노본체(40)의 내벽에 카메라를 설치하면 외부의 컴퓨터 모니터를 통해 촬영 영상을 확인하고, 그 영상을 저장하여 자료로 활용할 수 있다.

카메라는 분배슈트(35)와 그로부터 낙하되는 장입물의 경로를 회피할 수 있는 곳이면 어디에나 설치 가능하며, 간단한 구조의 마운팅브라켓 및 볼트 등의 체결부품을 이용하여 용이하게 설치할 수 있으며, 보호용 커버를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 노본체(40)에는 레이저 또는 초음파를 송수신하는 센서를 구비한 분포측정기를 설치할 수 있다.

상기 분포측정기는 발신한 레이저 또는 초음파가 바닥판(42)에 형성된 장입물 표면에 반사되어 돌아오는 것을 감지하여 장입물의 분포 프로파일을 감지할 수 있도록 된 것으로, 바닥판(42)의 상부를 반경방향으로 이동할 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 분포측정기는 장입물 장입이 정지된 상태에서 상기 센서를 노본체 내벽으로부터 노의 중심으로 이동시키고 이후 다시 원위치로 복귀시키거나, 또는 노본체의 직경을 가로지르는 경로로 이동시키는 이동장치를 포함한다.

상기 이동장치는 당업자라면 적절한 기구를 이용하여 용이하게 설계 가능할 것이므로 상세 설명은 생략한다.

상기 분포측정기로부터 측정된 데이터 역시 컴퓨터 모니터를 통해 수치나 영상으로 출력될 수 있으며, 저장매체에 저장 가능하다.

이후, 상기 바닥판승강장치(70)를 작동시켜 실제 용선의 하강속도와 동일하게 바닥판(42)을 하강시키고 그 결과 변화된 장입물의 분포 프로파일을 다시 관찰하고, 측정하고, 기록한다.

상기와 같은 방법으로 별다른 어려움과 위험 없이 노 내의 장입물 분포 프로파일을 관찰할 수 있게 되므로 장입물의 입경이나 상기 분배슈트(35)의 작동패턴을 다양하게 변경시키면서 장입물 분포 실험을 실시할 수 있다.

따라서, 다양한 장입조건에서의 장입물 분포 데이터를 얻을 수 있게 되므로 이를 바탕으로 최적의 고로 장입물 분포 제어기술을 수립할 수 있게 된다.

또한, 상기 노본체(40)의 하부 측면에는 원주상에 동일 간격마다 손잡이(48)가 구비된 장입물배출도어(46)가 설치된다. 장입물배출도어(46)의 상단은 도어게이트(노본체에 설치된 도어홀)에 회동 가능하도록 힌지연결되어 있다.

따라서, 상기 바닥판(42)이 완전히 하강한 상태에서는 상기 장입물배출도어(46)를 열고 내부의 장입물을 외부로 배출시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고로 장입물 분포 실험장치의 정면도,

도 2는 본 발명의 일 구성인 바닥판승강장치의 확대도,

도 3은 상기 바닥판승강장치의 평면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 분배락커 20 : 장입벙커

30 : 노정장입장치 40 : 노본체

42 : 바닥판 60 : 지지프레임

70 : 바닥판승강장치 71 : 수나사축

72 : 서보모터 73,74 : 스프라켓

75 : 체인 76 : 암나사가이드

80 : 지지구조물 90 : 스킵

100 : 호이스트 110 : 벨트컨베이어

Claims (7)

1. 분배락커와;

   상기 분배락커의 하부에 설치된 장입벙커와;

   상기 장입벙커의 하부에 설치되고 분배슈트를 갖춘 노정장입장치와;

   상기 노정장입장치의 하부에 설치된 노본체와;

   상기 노본체의 내부에 상하 이동 가능하게 설치된 바닥판과;

   상기 바닥판을 지지하고 이를 승강시키는 바닥판승강장치와;

   상기 노본체를 지지하는 지지프레임;

   을 포함하는 고로 장입물 분포 실험 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 바닥판승강장치는 상기 바닥판에 상단이 회전가능하게 연결되고 상기 노본체 하단의 지지판에 설치된 암나사가이드에 나사체결된 수나사축과, 상기 바닥판에 장착된 서보모터와, 상기 수나사축과 서보모터의 출력축에 각각 구비된 스프라켓과, 그 스프라켓들을 연결하는 체인을 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 장입물 분포 실험 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 분배락커, 장입벙커, 노정장입장치, 노본체 전체의 주위에 이를 지지하 는 지지구조물이 설치되고, 그 지지구조물의 측부에 중계조를 잡아주는 가동틀이 구비된 스킵이 설치되며, 상기 지지구조물의 상부프레임에 상기 가동틀을 끌어올리는 호이스트가 좌우이동가능하게 설치되고, 상기 지지구조물에 상기 중계조로부터 투하된 장입물을 상기 분배락커의 상부로 이송하여 투하하는 벨트컨베이어가 설치된 것을 특징으로 하는 고로 장입물 분포 실험 장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 노본체의 하부측면에 장입물배출도어가 구비된 것을 특징으로 하는 고로 장입물 분포 실험 장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 노본체는 투명 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 고로 장입물 분포 실험 장치.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 노본체의 내부에 카메라가 설치된 것을 특징으로 하는 고로 장입물 분포 실험 장치.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 노본체의 내부에, 바닥판의 장입물 분포 프로파일을 감지하는 센서를 구비하고 그 센서를 노본체 내부공간의 반경방향으로 이동시킬 수 있는 이동장치를 갖춘 분포측정기가 설치된 것을 특징으로 하는 고로 장입물 분포 실험 장치.

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