KR101295564B1 - 소결원료 투입방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

(과제)
소결기의 소결원료투입에 있어서 슈트를 형성하는 와이어류의 간격을 균등하게 유지하여 분급성능을 유지하는 기술을 제공한다.
(해결수단)
본 발명에 관한 소결원료 투입방법은, 복수의 와이어(3)를 병설시킨 와이어 슈트(5)에 소결원료를 공급함으로써 소결원료를 분급하여 하방의 팔레트(9)에 투입하는 소결원료 투입방법으로서, 와이어(3)를 지지하는 브래킷(17, 19, 21)을 와이어(3)의 축선방향으로 이동시키면서 소결원료를 와이어 슈트(5)에 공급하도록 한다.

Description

소결원료 투입방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CHARGING RAW MATERIAL TO BE SINTERED}

본 발명은, 철강제선(鐵鋼製銑)에 있어서의 소결원료 투입방법(燒結原料 投入方法) 및 장치에 관한 것이다.

철강제조업 등에 있어서의 소결기(燒結機)의 조업(操業)에 있어서는, 약10mm 이하의 소결원료(燒結原料)를, 원료공급기(原料供給機)로부터 원료투입 슈트(原料投入chute)를 통하여 무한이동식 소결기(無限移動式 燒結機)의 팔레트(pallet)내로 투입한다. 이러한 소결원료 중에는, 코크스 가루 등의 고체연료나 석회분 등의 슬래그 생성 물질(slag-making material)도 포함되어 있어, 원료투입 완료후에 점화로(點火爐)에 있어서 원료 표층부(原料表層部)에 포함되는 코크스 가루에 점화하고, 팔레트의 하방으로부터 블로워(blower)에 의하여 공기를 흡인하여 원료층내의 코크스 가루를 연소시키면서, 상층으로부터 하층을 향하여 철광석을 소성(燒成)해 간다. 이 때문에 소결원료의 투입에 있어서는, 팔레트내에 퇴적시키는 원료층에 대하여 통기성(通氣性)을 양호하게 유지하고 또한 팔레트 평면내에 있어서 균일한 통기성을 확보하는 것이 중요하게 된다.

팔레트 내부에 있어서의 소결광(燒結鑛)의 입도분포(粒度分布)에 관해서, 원료층의 하부에는 조립원료(粗粒原料)를, 그리고 상부에는 미립원료(微粒原料)를 적절한 입도분포가 되도록 층(層) 모양으로 퇴적시킨다. 이렇게 하여, 팔레트내의 소결원료층 전체의 통기성을 개선함으로써 소결광의 품질향상, 수율 및 생산성의 향상을 도모하는 기술이 개발되어 왔다. 팔레트내의 소결원료의 입도분포를 상기한 바와 같이 제어하여 투입하기 위한 소결원료 편석투입장치(燒結原料 偏析投入裝置)로서, 스크린형의 원료투입 슈트가 사용되고 있다.

스크린형의 원료투입 슈트의 구조는, 다수의 와이어 또는 로드(rod)(이하, 「와이어류」라고 한다)가 팔레트의 폭방향으로 서로 평행하며 하방으로 경사진 면(面)상에 소정간격을 두고 배열되고, 이들 와이어류가 가이드 부재(브래킷)에 의하여 지지되어 있다. 이렇게 하여, 스크린 모양으로 형성된 원료투입 슈트의 로드 간격은, 상부측에 있어서 좁게 설정되고, 하부측을 향할 수록 넓게 설정되어 있다. 여기에서 원료투입 슈트는, 팔레트의 진행방향으로 대향하는 방향으로 비스듬히 아래쪽으로 경사져 있다. 따라서 원료투입 슈트의 하부측의 넓은 스크린 코를 통과한 조립원료는, 팔레트 내부의 원료 하층부분에 퇴적하고, 한편 원료투입 슈트의 상부측의 좁은 스크린 코를 통과한 미립원료가 팔레트 내부의 원료 상층부분에 퇴적한다. 이렇게 하여, 팔레트내 소결원료의 통기성을 양호하게 제어할 수 있다.

그런데 팔레트의 폭은 3∼5.5m나 되고, 와이어류의 지지 스팬(支持 span)은 4∼7m나 된다. 그 때문에 와이어류를 지지하는 가이드 부재(브래킷)가 없으면, 와이어류에 휨이 발생하거나 강성이 충분하지 않아 진동하거나 하여 와이어류가 원래 배치되어야 할 위치로부터 벗어나버려, 분급성능(分級性能)을 악화시킨다.

이 때문에 와이어류를 지지하는 가이드 부재(브래킷)가, 와이어류의 휨이나 위치 어긋남이 발생하지 않을 정도로 팔레트의 폭이나 와이어류의 지름에 따라 적절한 수량 설치되어 있다.

전술한 바와 같은 구조를 구비하는 소결원료 투입장치에 있어서는, 와이어류의 간격(스크린 코)을 균등하게 유지하여 분급성능을 유지하는 것이 중요하지만, 이것을 저해하는 요인으로서 다음의 2개가 존재한다.

첫번째의 요인은 가이드 부재(브래킷)의 존재에 의한 것이고, 다른 하나의 요인은 와이어류에 대한 원료 가루의 부착에 의한 것이다. 이하, 이들의 요인에 의하여 발생되는 문제와, 그들이 현재 상태에서 어떻게 하여 해결되고 있는지에 관해서, 이하에 상세하게 설명한다.

<가이드 부재(브래킷)의 존재에 기인하는 문제>

가이드 부재(브래킷)가 존재함으로써 투입되는 원료는 가이드 부재(브래킷)의 양측으로 나누어지는 원료의 흐름이 발생하고, 가이드 부재(브래킷)가 설치되어 있는 부위에 대응하는 원료의 퇴적량은, 가이드 부재(브래킷)가 존재하지 않는 다른 부분에 비하여 적어져, 퇴적원료의 표층부에 홈 모양부가 형성된다. 이 홈 모양부는 형성과정에서 그 주변의 원료가 어느 정도 유입되지만, 낙하거리가 짧기 때문에 유입량이 충분하지 않아 원료밀도가 작은 퇴적층이 되어 있다. 또한 주위로부터 원료가 유입될 때에 원리상 입경이 비교적 큰 원료가 퇴적하게 된다.

이렇게 하여 형성된 홈 모양부에 있어서는, 홈 모양부가 형성되지 않은 평탄부에 비하여 원료층 내부의 통기저항이 작아진다. 즉 소결원료층 내부에는 팔레트 폭방향에 관한 통기저항에 편차가 발생한다. 이러한 통기저항의 편차가 커지게 되면, 통기저항이 상대적으로 작은 홈 모양부에 공기의 흡인이 집중하고, 당해 영역이 원료층내에서 연소대(燃燒帶)가 된 시기에 코크스 가루의 연소속도는 그 홈 모양부에 있어서 커지고, 그것에 의하여 평탄부에는 미연소부(未燃燒部)가 발생하여 소성이 늦어진다. 이렇게 하여, 소결광의 수율의 저하, 품질의 저하 및 요구되는 코크스 원료 단위(單位;unit)의 상승을 초래하고, 또한 소결광의 생산성 저하를 야기한다.

이것이 가이드 부재(브래킷)의 존재에 의한 문제다.

이러한 문제를 해결하기 위한 기술로서는, 스크린형의 원료투입 슈트와 컷오프 플레이트(cutoff plate) 사이에 복수의 Ｖ자 형상의 회수체(긁어모아 회수하는 것)를 구비하는 스크레이퍼(scraper)를 설치함으로써 팔레트내의 소결원료층 두께를 일정하게 하고, 또 그 원료밀도의 편차를 작게 하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌1 참조).

또한 다른 예로서, 스크린형의 원료투입 슈트의 하류측에 설치되고, 팔레트 폭방향으로의 스크루식 원료 긁어 모으기 장치에 있어서, 당해 스크루 날개의 승강장치와 그 회전수 변경장치를 부설함으로써 팔레트 폭방향 전체에 걸쳐 원료층 표면부를 가압하지 않고, 홈 모양부 주변의 원료를 긁어 모아서 그 홈 모양부를 메우고, 또한 그 부위에 원료를 적층하여 그 부위만을 가압하여 팔레트 폭방향에 관하여 대략 균일한 통기성을 구비하는 소결원료층을 얻는 기술이 제안되어 있다(특허문헌2 참조).

<원료 가루 부착에 기인하는 문제>

원료 가루 부착의 문제라 함은, 석탄 가루, 코크스 가루 등의 원료 가루가 와이어류에 부착되어 와이어류의 간격의 유지가 곤란해진다고 하는 문제다. 와이어류의 간격이 소정의 간격으로 유지될 수 없게 되면, 투입되는 원료의 분급을 적절하게 할 수 없어져, 상기의 가이드 부재(브래킷)의 존재에 의한 문제와 마찬가지로, 적절한 원료퇴적층을 형성하지 않아 소결광의 수율의 저하, 품질의 저하 및 요구되는 코크스 원료 단위의 상승을 초래하고, 또한 소결광의 생산성 저하를 야기한다.

이러한 원료 가루의 부착의 문제를 해결하는 기술로서는, 슈트를 형성하는 로드에 접촉하여 슈트 폭방향으로 이동하는 스크레이퍼를 설치하는 것이 제안되어 있다(특허문헌3 참조).

또한 다른 예로서는 슈트를 형성하는 와이어 로프(wire rope)를 저속으로 와이어 로프의 축방향으로 이동시키도록 한 것이 제안되어 있다(특허문헌4 참조).

특허문헌1 : 일본국 공개특허공보 특개평9―280741호 공보 특허문헌2 : 일본국 공개특허공보 특개평11―211355호 공보 특허문헌3 : 일본국 공개특허공보 특개소63―180079호 공보 특허문헌4 : 일본국 공개특허공보 특개소61―60843호 공보

상기한 바와 같이 소결원료 투입장치에 있어서는, 와이어류의 간격을 균등하게 유지하여 분급성능을 유지하는 것을 저해하는 2개의 요인, 즉 가이드 부재(브래킷)의 존재와 원료 가루 부착의 각각에 기인하는 문제가 있고, 각각에 대하여 해결수단이 강구되어 있다.

그러나 현재 제안되어 있는 해결수단에는 다음에 나타나 있는 바와 같은 과제가 남아 있다.

<가이드 부재(브래킷)의 존재에 관한 것>

가이드 부재(브래킷)의 존재에 의하여 홈 모양부가 형성되는 것에 관한 것으로서, 특허문헌1, 2에 제안된 해결수단은, 퇴적원료의 표층부에 홈 모양부가 형성되는 것을 시인하고, 형성된 홈 모양부를 V자 형식 혹은 스크루형의 긁어 모으기 장치로 평탄하게 메우는 것이다.

그러나 일단 형성된 홈 모양부를 평탄하게 메운다고 하는 것은, 메워지므로 홈 모양부의 입도분포가 그 이외의 곳과 같아지지 않아, 겉으로 보기에는 홈 모양부가 소멸하여도 실질적으로는 통기저항의 편차의 문제를 해결하기 위해서는 충분하다고 할 수 없다. 발명자의 식견에 의하면, 홈 모양부 안 및 주위에는 입도가 거친 것이 퇴적하고 있기 때문에, 이것을 긁어 모으기 장치로 평탄하게 하면 홈 모양부는 입도가 거친 것으로 메워지고, 홈 모양부의 통기저항이 상대적으로 작다고 하는 문제를 충분하게 해결하는 데까지는 이르고 있지 않다.

<원료 가루 부착에 관한 것>

와이어류에 원료 가루가 부착되는 것에 관한 것으로서, 특허문헌3에 제안된 것은, 슈트를 구성하는 각 바(bar)에 삽입된 스크레이퍼를 이동시키는 것으로서, 바에 부착된 원료 가루를 긁어 떨어뜨리는 것에 관해서는 그 나름의 효과를 얻을 수 있는 것으로 생각된다.

그러나 특허문헌3에 기재의 것은, 슈트를 구성하는 와이어류로서는 어느 정도의 강성을 구비하는 큰 지름의 바를 전제로 하고 있다고 생각된다. 왜냐하면, 바가 가는 와이어와 같은 것이면, 슈트의 폭방향으로 와이어를 지지하는 가이드 부재(브래킷)를 필요로 하고, 가이드 부재(브래킷)가 있으면 스크레이퍼가 가이드 부재(브래킷)와 충돌하여 이동할 수 없게 되기 때문에, 특허문헌3의 것에서는 슈트 폭방향에서 가이드 부재(브래킷)가 없는 것을 전제로 하고 있다고 생각되기 때문이다.

이와 같이 특허문헌3의 기술에서는 슈트 폭방향으로 가이드 부재(브래킷)를 구비하는 와이어류에 의하여 형성되는 슈트에는 적용할 수 없다고 하는 문제가 있다. 거기에서, 슈트를 구성하는 와이어류가 큰 지름의 바와 같은 것으로는 당연히 분급성능에도 한계가 있어, 원래 우수한 분급성능을 발휘할 수 없다고 하는 문제가 있다.

또한 특허문헌4에 기재된 와이어를 그 축선방향으로 저속으로 이동시킨다고 하는 기술에 관해서는, 와이어를 저속으로 움직이기 위한 기구가 복잡해져 설치 스페이스나 비용의 관점으로부터 그다지 바람직하다고는 말할 수 없다.

이상과 같이, 와이어류의 간격을 균등하게 유지하여 분급성능을 유지하는 것을 저해하는 2개의 요인, 즉 가이드 부재(브래킷)의 존재와 원료 가루 부착의 각각에 기인하는 문제를 효과적으로 해결하는 것은 존재하지 않고, 더구나 이 양방을 해결하는 것 같은 기술은 존재하지 않는다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 것으로서, 소결기의 소결원료투입에 있어서 와이어류의 간격을 균등하게 유지하여 분급성능을 유지하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 발명은 이하와 같은 검토를 하였다. 도10은 소결 베드에 형성된 홈 모양부를 모식적으로 나타내는 것이다. 이러한 홈 모양부가 발생하였을 경우에 있어서의 연소면(燃燒面)에 대한 영향에 대하여 검토를 하였다.

배경기술의 난에서 설명한 바와 같이, 종래는 형성된 홈 모양부를 스크루나 스크레이퍼에 의하여 평탄하게 하고 있었는데, 도11은 이 홈 모양부를 평탄하게 한 상태를 나타내는 도면이다. 도11에 있어서, Ａ부가 브래킷의 영향의 없는 부분이며, Ｂ부가 브래킷의 영향에 의하여 발생한 홈 모양부를 평탄하게 한 부분이다. 이러한 Ａ부와 Ｂ부의 입도분포를 보면, 대략 도12에 나타나 있는 바와 같이, 브래킷의 영향의 없는 Ａ부보다도 홈 모양부를 평탄하게 한 Ｂ부에 있어서는, 입도가 거친 상태가 되어 있다. 또한 Ｂ부는 Ａ부보다도 밀도도 낮아져 있기 때문에, 통기성이 높아져 있다.

도13은 소결 베드의, 어떤 단면(斷面)에 있어서의 연소면이 상방으로부터 하방으로 진행해가는 상태를 모식적으로 나타낸 것이다.

도13에 나타나 있는 바와 같이, 홈 모양부를 평탄하게 한 Ｂ부에서는 연소속도가 빠르기 때문에, 연소면이 하방으로 감에 따라서 그 영향이 커지고, 브래킷의 영향을 받지 않고 있는 Ａ부와의 차이가 커지게 된다. 그리고 베드 바닥부 근방에 있어서는, Ａ부와 Ｂ부에서는 ΔF의 차이가 발생하고 있다. 이와 같이 베드 바닥부 근방에 있어서의 연소면의 차이(ΔF)는, 홈 모양부를 평탄하게 한 Ｂ부의 깊이, 즉 발생한 홈 모양부의 영향이 있는 부분의 깊이방향의 길이, 이 경우에는 소결 베드의 높이(H)에 비례한다.

상기한 바와 같이 연소속도가 홈 모양부의 영향이 있는 부분과 없는 부분에서 차이가 발생하고, 또한 그 영향의 정도는 영향이 있는 부분의 깊이방향의 길이에 비례한다.

거기에서, 발명자는 브래킷의 영향을 완화시키기 위하여, 브래킷을, 슈트를 구성하는 와이어에 따라 왕복이동 시키는 것을 생각하였다.

도14는, 브래킷을 와이어를 따라 소정의 속도로 이동시키면서 원료를 적층한 소결 베드에 있어서의 어느 단면의 연소면의 시간경과를 나타내는 것이다. 도14에 있어서, 경사선으로 둘러싸인 영역이 브래킷에 의한 영향을 받은 Ｂ부를 나타내고 있다.

도14에 나타내는 상태에 있어서는, 연소면은 브래킷에 의한 영향을 받은 Ｂ부를 통과할 때에 연소속도가 빨라져 영향을 받지 않는 부분보다도 연소면이 하방으로 진행하게 된다. 그 때문에 연소면이 하방으로 이동할 때에 Ｂ부를 통과하는 태양에 의하여 베드 바닥부 근방에 있어서의 연소면의 위치가 결정되어, 도14에 나타내는 예에서는 a', b', c'의 3개의 태양의 영역으로 나누어진다. a'은 Ｂ부를 통과하지 않는 태양의 영역이며, b'은 Ｂ부를 통과하지만 통과거리가 영역내에서 0에서부터 h까지 서서히 증가하거나 또는 h에서부터 0까지 서서히 감소하는 태양의 영역이며, c'는 Ｂ부를 통과하는 거리가 일정하고 그 거리가 h인 태양의 영역이다.

a'의 영역에서는 연소면은 소정의 속도로 진행한다. 또한 b'의 영역에서는 Ｂ부를 통과하는 거리가 긴 부분과 짧은 부분에서 연소면의 속도에 차이가 발생하여, 거리가 긴 부분에서는 연소면이 빠르게 진행하고, 거리가 짧은 부분에서는 늦게 진행한다. 그 때문에 b'의 영역에서는 연소면이 경사져 있다.

또한 c'의 영역에서는 Ｂ부를 통과하는 거리(h)에 비례한 소정의 속도만큼 빨라진다.

도14로부터 알 수 있는 바와 같이, c'의 영역에 있어서는 Ｂ부를 통과하는 최대길이가 h이므로, 브래킷의 영향을 받지 않고 있는 ａ'의 영역과의 차이는 h에 비례하여 도14에 나타내는 Δf가 된다.

여기에서 도13과 도14를 비교하면, 도13에서는 소결베드 높이(H)에 비례하여 연소면의 차이(ΔF)가 발생하고, 도14에서는 Ｂ부를 통과하는 거리(h)에 비례하여 연소면의 차이(Δf)가 발생하고 있다. 도13, 도14로부터 분명하게 나타나 있는 바와 같이, h는 H보다도 충분히 작고, 그때문에 Δf는 ΔF보다도 충분히 작다.

이상으로부터 알 수 있는 바와 같이, 브래킷을 이동시킴으로써 브래킷의 연소면에 대한 영향을 효과적으로 작게 할 수 있다.

다음에 발명자는 예의 검토를 거듭한 결과, 브래킷의 이동속도와 연소면과의 정량적(定量的)인 관계에 대하여 검토하였다.

도15는, 브래킷의 이동속도와 브래킷의 영향범위 및 소결 베드의 저면 근방에 있어서의 연소면의 위치를 모식적으로 나타낸 것이다.

도15(a)는 브래킷이 정지한 상태, 도15(b)는 브래킷 이동속도가 저속인 상태, 도15(c)는 브래킷 이동속도가 중속인 상태, 도15(d)는 브래킷 이동속도가 고속인 상태를 각각 나타내고 있다.

도15(a)의 브래킷 정지의 경우에는, 연소면은 저면 근방에서 U자 모양으로 된다. 도15(b)의 저속인 경우에는 역삼각형상이 되고, 연소면의 가장 하방위치가 되는 역삼각형의 정점의 위치는 도15(a)의 바닥부와 일치하고 있다. 도15(c)의 중속인 경우에는 역사다리꼴모양이 되고, 역사다리꼴 상부의 위치는 도15(a)의 바닥부보다도 상방으로 이동하고 있다. 도15(d)의 고속인 경우에는, 연소면의 가장 하위의 위치가 도15(a)의 바닥부보다도 더 상방으로 이동하여 대략 같은 위치로 되어 있다.

도15로부터 알 수 있는 바와 같이, 브래킷의 이동속도가 빨라짐에 따라서 브래킷에 의한 연소면에 대한 영향이 작아진다.

거기에서, 브래킷의 이동속도를 어느 정도로 하면, 다시 말하면 도15에 나타내는 브래킷의 영향부의 경사를 어느 정도로 하면 연소면에 대한 영향의 완화에 효과가 있을지에 대하여 검토하였다.

도16은 드럼 슈트(7)로부터 원료를 팔레트(9)에 공급하여 원료를 적층하고 있는 상태를 팔레트 진행방향의 단면으로부터 본 상태를 나타내는 것이다. 도16에 있어서, θp는 원료의 적층각도를 나타내고, Vｐ는 팔레트(9)의 이동속도를 나타내고 있다.

또한 도17은, 적층속도와 적층각도(θp)의 관계(도17(a)) 및 적층속도와 브래킷 영향부의 경사각도(θb)의 관계(도17(b))를 설명하는 설명도다. 또, 도17(b)는, 소결 베드에 있어서 팔레트 진행방향과 직교하는 단면을 나타내고 있고, 도17(b)에 있어서, H는 소결베드 높이, Ｗｂ는 브래킷의 영향부의 폭을 나타내고 있다.

사용하고 있는 기호에 대하여 확인을 위하여 나타내면, 브래킷 이동속도를 Vｂ, 팔레트 속도를 Vｐ, 팔레트상에 원료를 투입할 때의 적층각도를 θp, 브래킷 영향부의 경사각도를 θb, 브래킷의 영향부의 폭을 Ｗｂ, 소결베드 높이를 H라고 하고 있다.

원료의 Ｈ방향으로의 적층속도는 Vｐ·tanθp이며(도17(a), (b) 참조), 한편 브래킷 영향부의 경사각도(θb)는 브래킷 이동속도(Vｂ)와의 관계에 의하여 결정된다. 도17(b)로부터 알 수 있는 바와 같이, Vｂ·tanθb = Vｐ·tanθp이기 때문에, 이것을 tanθb에 대하여 정리하면 이하에 나타나 있는 (1)식의 관계가 성립한다.

tanθb = Vｐ·tanθp/Vｂ ····(1)

여기에서 도15(a)∼(d)에 나타나 있는 어느 상태라면 브래킷의 영향을 완화할 수 있을지를 생각하면, 브래킷의 이동속도가 도15(b)에 나타나 있는 저속이상이 되면, 브래킷 정지상태의 경우과 비교하여 연소면의 영향이 작다고 평가할 수 있다.

그리고 도15(b)의 상태에서는, Ｗｂ = H/tanθb이기 때문에, 브래킷 속도가 도15(b)의 상태 이상이라고 하면 다음의 (2)식이 성립한다.

Ｗｂ ≤ H/tanθb ····(2)

(2)식에 (1)식을 대입하면, Ｗｂ ≤ Ｈ·Vｂ/Vｐ·tanθp가 되고, 이 식을 Vｂ에 대하여 정리하면 (3)식이 된다.

Vｂ ≥ Ｗｂ·Vｐ·tanθp/H ····(3)

여기에서 전형적인 소결기에 있어서의 Vｐ, θp, H, Ｗｂ의 값을 나타내면 다음과 같이 된다.

Vｐ = 2m/ｍｉｎ

θp = 40도

H = 600mm

Ｗｂ = 200mm

이들 수치를 (3)식에 대입하면, Vｂ ≥ 0.56m/ｍｉｎ이 되어, 브래킷 이동속도가 0.6m/ｍｉｎ정도이면 본 발명의 효과가 얻어지게 된다.

다음에 발명자는 브래킷의 영향을 더 적게 하기 위한 조건에 대하여 검토하였다.

도18은 이 검토에 사용한 설명도다. 도18(a)는, 브래킷을 팔레트 폭방향으로 왕복이동 시켰을 때의 브래킷의 영향부를 평면에서 볼 때의 도면이며, 도18(b)는, 도18(a)에 대응하는 소결 베드의 팔레트 축방향 단면을 나타내는 도면이다.

도18에 있어서, B는 원료의 적층부의 최하부(바닥)를 나타내고, T는 적층부의 최상부(정상)를 나타내고 있다. 또한 Ｌｂ는 Ｂ, Ｔ를 연결한 직선에 있어서 팔레트면에 대한 투영부의 길이, P는 브래킷의 이동피치, Ｐｔ는 브래킷 영향부의 팔레트 진행방향의 피치를 나타내고 있다. θp는 원료의 적층각도, θt는 B점 또는 T점에 있어서 팔레트 진행방향과 직교인 선에 대한 경사각도를 나타내고 있다. 또한 Vｐ는 팔레트의 이동속도, Vｂ는 브래킷의 이동속도를 나타내고 있다.

또한 도18(a)에 있어서, 4각형으로 둘러싸인 숫자는, 그 숫자가 속하는 영역에 있어서 팔레트 진행방향과 직교하는 단면으로 했을 때에 당해영역이 소결 베드 상면으로부터 하면에 이르기까지 브래킷 영향부를 통과하는 회수를 나타내고 있다. 예를 들면 숫자가 「1」인 영역은, 그 영역의 단면에 있어서 소결 베드 상면으로부터 하면에 이르기까지 브래킷 영향부를 1회 통과하는 것을 의미하고 있고, 예를 들면 도14에 있어서의 ｂ', c'의 영역을 의미하고 있다. 숫자가 「0」인 영역은, 브래킷의 영향을 받지 않는 영역이며, 숫자가 「2」인 영역은 브래킷의 왕복이동에 있어서 갈 때와 돌아올 때의 2회 영향을 받는 영역인 것을 나타내고 있다.

팔레트 진행방향 직교단면을 생각하면, 이 단면에 숫자 「0」과 「1」의 영역이 있다고 하는 것은, 같은 단면에 있어서 브래킷의 영향을 받는 부분과 받지 않는 부분이 존재하는 것을 의미한다. 전술한 바와 같이, 연소면에 대한 영향은 브래킷의 영향을 받는 깊이방향의 길이에 비례하는 것을 생각하면, 팔레트 진행방향 직교단면에 있어서 브래킷의 영향을 받는 회수가 동일하면, 이론상은 그 단면에 있어서의 베드 바닥부 근방에서는 연소면이 동일해지게 된다.

예를 들면 도19에 나타나 있는 바와 같이, 팔레트 진행방향의 어느 위치에 있어서도 팔레트 진행방향 직교단면에 있어서의 브래킷의 영향을 받는 회수가 2회가 되도록 하면, 베드 바닥부 근방에서의 연소면을 동일하게 할 수 있게 된다. 따라서, 그렇게 되기 위한 조건을 구하였다.

우선, 전제조건으로서 도18로부터 다음의 관계가 있는 것을 알 수 있다.

tanθt = Vｐ/Vｂ ····（4）

tanθp = H/Ｌｂ ····（5）

Ｐｔ = 2Ｐ·tanθt = 2Ｐ·Vｐ/Vｂ ····（6)

팔레트 진행방향의 어느 위치에 있어서도 팔레트 진행방향 직교단면에 있어서의 브래킷의 영향이 2회가 되도록 하기 위해서는, 도19에 나타나 있는 바와 같이 Ｌｂ = Ｐｔ가 되면 좋다. (5)식을 변형하면, Ｌｂ = H/tanθp가 되고, 이 식의 우변과 (6)식의 우변을 동일하게 놓으면 다음과 같은 식이 된다.

H/tanθp = 2Ｐ·Vｐ/Vｂ ····（7)

(7)식을 Vｂ에 대하여 정리하면 (8)식이 된다.

Vｂ = 2Ｐ·Vｐ·tanθp/H ····（8)

(8)식에 (5)식을 대입하면 (9)식이 된다.

Vｂ = 2Ｐ·Vｐ/Ｌｂ ····（9)

(8)식, (9)식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 브래킷의 이동속도를 팔레트의 이동속도와 브래킷의 이동피치에 의거하여 정함으로써 브래킷의 연소면에 대한 영향을 가급적 작게 할 수 있는 것이다.

브래킷 속도를 더 빨리하면, 도20에 나타나 있는 바와 같이 브래킷의 영향 회수는 다시 불균일 하게 되기 때문에 상기의 조건이 특별한 조건인 것을 알 수 있다.

이상은 주로 브래킷의 연소면에 대한 영향과, 그것에 대해서의 본 발명의 효과를 나타냈지만, 소결 베드의 표면형상에 관해서도 동일한 것을 말할 수 가 있다. 즉, 고정식 브래킷의 경우에, 도10에 나타나 있는 바와 같은 홈이 형성되지만, 이 홈을 모식적으로 강조하여 나타내면 도15(a)의 모양이 된다. 브래킷을 이동시키고, 그 속도를 저속에서부터 고속으로 변경하면, 홈 깊이는 도15(b)에서부터 도15(d)와 같이 감소해 간다. 또한, 도15(c)의 상태를 소결 베드 전폭 단면에서 나타낸 것이 도5(b)이며, 평면적으로는 도5(a)와 같은 지그재그 모양의 얕은 홈이 남는다. 이 지그재그 모양의 홈 깊이는, 미시적으로는 도18(a)에 나타나 있은 4각형으로 둘러싸인 숫자의 수에 비례한다. 따라서 브래킷 속도를, 연소면에 대한 대책으로 나타낸 (8)식이나 (9)식의 브래킷 속도로 유지하면, 지그재그 모양의 홈 깊이는 도19에 나타나 있는 바와 같이 소결 베드 전체면에 걸쳐서 균일해진다. 즉, 마치 브래킷의 존재가 없는 상태로 표면 형상이나 베드 높이를 유지할 수 있다.

본 발명은 이상의 고찰과 식견에 의거한 것으로서, 구체적으로는 이하의 구성을 구비한 것이다.

(1)본 발명에 관한 소결원료 투입방법은, 복수의 와이어류를 병설시킨 슈트에 소결원료를 공급함으로써 소결원료를 분급하여 하방의 팔레트에 투입하는 소결원료 투입방법으로서, 상기 와이어류를 지지하는 브래킷을 와이어류의 축선방향으로 왕복이동 시키면서 상기 소결원료를 상기 슈트에 공급하도록 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

(2)또한 본 발명에 관한 소결원료 투입장치는, 복수의 와이어류를 병설시킨 슈트에 소결원료를 공급함으로써 소결원료를 분급하여 하방의 팔레트에 투입하는 소결원료 투입장치로서, 상기 와이어류를 지지하는 복수의 브래킷과, 상기 브래킷을 상기 와이어류의 축선방향으로 왕복이동 시키는 브래킷 이동기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

(3)또한 상기 (2)에 있어서, 브래킷이 이동할 때에 와이어류에 부착된 원료 가루 등을 긁어 수거하는 기능을 상기 브래킷이 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

(4)또한 상기 (2) 또는 (3)에 있어서, 브래킷에 있어서의 와이어류를 지지하는 지지부가, 상기 와이어류를 지지하는 기능과 상기 와이어류에 부착된 원료 가루 등을 긁어 수거하는 기능의 양방의 기능을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

(5)또한 상기 (2)∼(4)의 어느 하나에 기재된 것에 있어서, 복수의 브래킷의 간격은 미리 결정된 간격으로 설정되어 있고, 상기 복수의 브래킷은 상기 간격을 유지하면서 이동하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

(6)또한 상기 (2)∼(5)의 어느 하나에 기재된 것에 있어서, 브래킷 이동기구에 의하여 브래킷을 이동시켰을 때에, 브래킷에 있어서의 와이어류를 지지하는 지지부의 이동범위가 와이어류에 의하여 형성되는 슈트의 전폭을 포함하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 것이다.

(7)또한 상기 (2)∼(6)의 어느 하나에 기재된 것에 있어서, 브래킷 이동기구는, 팔레트 폭방향으로 슬라이드 가능하게 설치되고 또한 브래킷이 고정된 이동대와, 상기 이동대를 슬라이드 시키는 구동장치를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

(8)또한 상기 (7)에 있어서, 팔레트의 양측에 고정측벽을 구비하고, 브래킷이 상기 고정측벽의 사이를 이동하도록 되어 있고, 브래킷의 가동거리가 복수의 브래킷 서로의 간격이상이 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 것이다.

(9)또한 상기 (2)∼(8)에 있어서, 팔레트 이동속도를 입력하고, 이 입력값에 의거하여 브래킷 이동속도를 연산하고, 이 연산값에 의거하여 브래킷을 이동시키는 구동장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

(10)또한 상기 (2)∼(9)의 어느 하나에 기재된 것에 있어서, 브래킷의 이동피치를 P, 원료의 적층높이를 H, 팔레트 속도를 Vｐ, 원료의 적층각도를 θp, 브래킷 이동속도를 Vｂ로 하고, 이들 관계가 다음의 식을 충족하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

Vｂ = 2Ｐ·Vｐ·tanθp/H

(11)또한 상기 (2)∼(10)의 어느 하나에 기재된 것에 있어서, 와이어류를 비금속의 유기물질에 의하여 피복하는 것을 특징으로 하는 것이다.

(12)또한 상기 (2)∼(11)의 어느 하나에 기재된 것에 있어서, 브래킷의 이동속도를 0.6m/분 이상으로 설정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 있어서는, 와이어류를 지지하는 브래킷을 와이어류의 축선방향으로 이동시키면서 소결원료를 슈트에 공급하도록 하므로, 퇴적원료의 표층부에 홈 모양부가 형성되는 일이 없고, 또 와이어류에 대한 원료 가루 등의 부착을 방지할 수 있어, 와이어류의 간격을 균등하게 유지하여 분급성능을 유지할 수 있다.

도1은, 본 발명의 하나의 실시예에 관한 소결원료 투입장치의 요부의 설명도다.
도2는, 도1에 나타낸 소결원료 투입장치를 상세하게 설명하는 설명도다.
도3은, 도1에 나타낸 소결원료 투입장치의 일부를 설명하는 설명도다.
도4는, 본 발명의 실시예의 효과를 설명하기 위하여 종래의 예의 태양을 나타내는 도면이다.
도5는 본 발명의 실시예의 효과를 설명하는 설명도다.
도6은 본 발명의 실시예의 효과를 설명하는 설명도다.
도7은 본 발명의 실시예의 다른 태양을 설명하는 설명도다.
도8은 본 발명의 실시예의 다른 태양을 설명하는 설명도다.
도9는 본 발명의 실시예의 다른 태양을 설명하는 설명도다.
도10은 과제를 해결하기 위한 수단을 설명하는 설명도로서, 종래의 홈 모양부를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도11은 과제를 해결하기 위한 수단을 설명하는 설명도로서, 종래의 홈 모양부를 평탄하게 한 상태를 나타내는 도면이다.
도12는 과제를 해결하기 위한 수단을 설명하는 설명도로서, 브래킷의 영향이 있는 부분과 없는 부분의 입도분포를 나타내는 도면이다.
도13은 과제를 해결하기 위한 수단을 설명하는 설명도로서, 브래킷을 정지하였을 경우에 발생하는 홈 모양부의 연소면에 대한 영향을 설명하는 도면이다.
도14는 과제를 해결하기 위한 수단을 설명하는 설명도로서, 브래킷을 이동하였을 경우에 브래킷의 영향을 받는 부분의 연소면에 대한 영향을 설명하는 도면이다.
도15는 과제를 해결하기 위한 수단을 설명하는 설명도로서, 브래킷의 이동속도와 브래킷의 영향범위 및 소결 베드의 저면 근방에 있어서의 연소면의 위치를 모식적으로 나타낸 것이다. 또, 본 도면은 동시에 소결 베드의 홈 형상을 모식적으로 나타내고 있다.
도16은 과제를 해결하기 위한 수단을 설명하는 설명도로서, 드럼 슈트로부터 원료를 팔레트로 공급하여 원료를 적층하고 있는 상태를 팔레트 진행방향의 단면으로부터 본 상태를 나타내는 것이다.
도17은 과제를 해결하기 위한 수단을 설명하는 설명도로서, 소결 베드의 팔레트 진행방향 직교단면을 나타낸 것이다.
도18은 과제를 해결하기 위한 수단을 설명하는 설명도로서, 브래킷을 팔레트 폭방향으로 왕복이동 시켰을 때의 브래킷의 영향부를 평면에서 볼 때의 도면((a)도)과, (a)도에 대응한 소결 베드의 팔레트 축방향 단면을 나타내는 도면((b)도)을 합쳐서 나타낸 것이다.
도19는 과제를 해결하기 위한 수단을 설명하는 설명도로서, 브래킷의 영향을 가장 적게 하는 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도20은 과제를 해결하기 위한 수단을 설명하는 설명도로서, 도19에 나타낸 상태로부터 브래킷 이동속도를 더 빨리 했을 경우의 브래킷의 영향부를 평면에서 볼 때의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

[실시예1]

도1은 본 발명의 하나의 실시예에 관한 소결원료 투입장치의 요부의 설명도다. 본 실시예에 관한 소결원료 투입장치(1)는, 복수의 와이어(wire)(3)를 병설시킨 와이어 슈트(wire chute)(5)에 소결원료를 드럼 슈트(drum chute)(7)로부터 공급함으로써 소결원료를 분급(分級)하여 하방의 팔레트(palette)(9)에 투입하는 것으로서, 팔레트(9)의 양측에 세워서 설치된 고정측벽(固定側壁)(11) 사이에 가설된 와이어(3)를 중간에서 지지하면서 팔레트 폭방향으로 이동하는 이동지지기구(移動支持機構)(13)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이하, 본 발명의 특징인 이동지지기구(13)의 구성을 상세하게 설명한다.

이동지지기구(13)는, 팔레트(9)의 상방에 팔레트 폭방향으로 걸쳐서 설치된 사각형 모양의 슬라이드 프레임(slide frame)(15)과, 슬라이드 프레임(15)에 설치되어서 와이어(3)를 지지하는 3개의 브래킷(bracket)(17, 19, 21)과, 슬라이드 프레임(15)의 저면(底面)에 접촉하여 슬라이드 프레임(15)을 팔레트 폭방향으로 슬라이드 하도록 지지하는 직선이동형 베어링(直線移動型 bearing)(23)과, 슬라이드 프레임(15)을 팔레트 폭방향으로 이동시키는 유압 실린더(油壓 cylinder)(25)를 구비하고 있다.

이동지지기구(13)를 구성하는 각 요소에 대하여 더 상세하게 설명한다.

<브래킷>

3개의 브래킷(17, 19, 21)은 슬라이드 프레임(15)에 소정의 간격을 두고 설치되어 있다. 각 브래킷(17, 19, 21)은, 원호(圓弧) 모양으로 만곡(彎曲)하여 경사지는 만곡부(灣曲部)(17a, 19a, 21a)와, 슬라이드 프레임(15)에 브래킷(17, 19, 21)을 고정하기 위한 각부(脚部)(17b, 19b, 2lb)를 구비하고 있고, 만곡부(17a, 19a, 21a)에는 와이어(3)가 삽입되는 복수의 구멍(17c, 19c, 21c)이 형성되어 있다. 만곡부(17a, 19a, 21a)에 형성된 구멍(17c, 19c, 21c)에 삽입된 와이어(3)를 평면에서 보면, 만곡부(17a, 19a, 21a)의 경사부의 상측으로부터 하측을 향함에 따라 와이어 간격이 넓어지도록 되어 있다.

3개의 브래킷(17, 19, 21)의 구멍(17c, 19c, 21c)에는 고정측벽(11) 사이에 설치된 와이어(3)가 삽입되어 있고, 와이어(3)는 그 양단이 고정측벽(11)에 의하여 지지되고 또한 그 도중이 브래킷(17, 19, 21)에 의하여 지지되어 있다. 또한 브래킷(17, 19, 21)이 이동할 때에 구멍(17c, 19c, 21c)의 테두리가 와이어(3)에 부착된 원료 가루 등을 긁어 떨어뜨리는 기능을 구비하고 있다.

3개의 브래킷(17, 19, 21)의 간격은, 와이어(3)에 큰 휨이 발생하거나 강성이 충분하지 않아 과대하게 진동하거나 하여 와이어(3)가 원래 배치되어야 할 위치로부터 벗어나 버리지 않을 정도로 와이어(3)에 지지력을 부여할 수 있는 적절한 길이로 설정되어 있다. 이러한 적절한 길이는 와이어(3)의 굵기나 장력 등의 조건에 의하여 변경되므로, 이들의 조건에 따라 적절하게 설정하도록 한다.

또, 각 브래킷(17, 19, 21)은 슬라이드 프레임(15)에 고정되어 있기 때문에, 각 브래킷(17, 19, 21) 사이의 거리는 슬라이드 프레임(15)이 이동하여도 변하지 않고, 따라서 각 브래킷(17, 19, 21)에 의하여 와이어(3)를 지지하는 지지력에는 변화가 없다.

그러나 양단에 배치된 브래킷(17, 21)과 고정측벽(11)과의 거리는 슬라이드 프레임(15)의 이동에 의하여 변화된다. 그 때문에 양단의 브래킷(17, 21)과 고정측벽(11)의 거리가 가장 길어진 경우에도 와이어(3)를 적절하게 지지할 수 있게 할 필요가 있고, 그 때문에 양측의 브래킷(17, 21)과 고정측벽의 최대거리, 즉 한 쪽의 브래킷(21)이 고정측벽(11)에 접촉했을 때의 타방의 브래킷(17)과 고정측벽(11)의 거리가 와이어(3)를 적절하게 지지할 수 있는 길이의 범위 내가 되도록 한다.

상기한 설명은, 와이어(3)를 적절하게 지지한다고 하는 관점으로부터 브래킷(17, 19, 21)의 배치에 대하여 설명하였지만, 브래킷(17, 19, 21)의 배치와 그 가동범위는 와이어(3)에 부착된 원료 가루를 긁어 떨어뜨린다고 하는 관점도 고려할 필요가 있다. 즉, 브래킷(17, 19, 21)이 이동함으로써 와이어(3)에 부착된 원료 가루가 브래킷(17, 19, 21)의 구멍(17c, 19c, 21c)으로 긁혀 떨어질 필요가 있는데, 그것을 위하여는 슬라이드 프레임(15)이 도면에서 좌우로 1사이클 이동했을 때에 와이어(3)가 그 전폭에 걸쳐서 어느 하나의 브래킷(17, 19, 21)의 구멍(17c, 19c, 21c)을 통과하도록 하는 것이 바람직하다. 그것을 위하여는, 브래킷 가동거리가 각 브래킷(17, 19, 21) 사이의 거리 이상이 되도록 설정되어 있으면 좋다.

이하, 이 점을 도2에 의거하여 설명한다.

도2(a)는 브래킷(17, 19, 21)이 가장 우측으로 이동한 상태를 나타내고, 도2(b)는 브래킷(17, 19, 21)이 가장 좌측으로 이동한 상태를 나타낸다. 도2(a)에 있어서, 고정측벽(11) 사이의 거리 즉 와이어(3)의 전폭을 L, 가장 좌측의 브래킷(17)과 좌측의 고정측벽(11)과의 거리 즉 브래킷(17, 19, 21)의 가동거리를 S, 브래킷(17, 19, 21) 사이의 거리를 P라고 한다.

슬라이드 프레임(15)을 슬라이드 시켜서 브래킷(17, 19, 21)이 도2(a)의 상태로부터 도2(b)의 상태로 이동하면, 각 브래킷(17, 19, 21)은 도2(a)의 상태로부터 좌측으로 거리(S)만큼 이동하기 때문에 각 브래킷(17, 19, 21)이 와이어(3)를 통과하는 거리는 각각 S가 되고, 3개의 브래킷(17, 19, 21)이 통과하는 거리의 총 합계는 3S가 된다.

따라서 3S ≥ L의 관계에 있으면 와이어(3)의 전폭을 브래킷(17, 19, 21) 중에서 어느 하나가 통과할 수 있게 된다. 한편, 도2(a)에 나타나 있는 바와 같이, L = S + 2P의 관계가 있어서, 이 관계식을 3S ≥ L에 대입하여 정리함으로써 와이어(3)의 전폭을 브래킷(17, 19, 21) 중의 어느 하나가 통과하기 위한 조건은 S ≥ P 즉 「브래킷 가동거리(S)가 각 브래킷(17, 19, 21) 사이의 거리(Ｐ)이상이 되는 것」이 된다.

또, 브래킷간의 거리(P)와 브래킷 가동거리(S)의 허용최대길이는, 모두 와이어(3)를 적절하게 지지할 수 있는 거리로서 이들의 길이를 모두 허용최대길이로 설정하는 것이 가장 효율적인 지지구조가 되고, 그 경우에는 L = 3S = 3P가 된다. 도2에서는 이 경우를 도시하고 있다.

<와이어>

와이어(3)는 양측의 고정측벽(11) 사이에 복수개 설치되어 있고, 복수의 와이어(3)를 수평으로 투영(投影)하면 경사부의 상측으로부터 하측을 향함에 따라 와이어 간격이 넓게 되도록 설정되어 있다. 이에 따라 드럼 슈트(7)로부터 공급되는 소결원료를 분급하여, 팔레트(9)상의 원료층의 하부에는 조립원료가, 그리고 상부에는 미립원료가 존재하는 입도분포가 되도록 퇴적시킨다.

와이어(3)의 원주면은 비금속의 유기물질(예를 들면 고무나 플라스틱 등)으로 피복(被覆)하는 것이 바람직하고, 이에 따라 와이어(3)에 원료 가루가 부착되기 어려워짐과 아울러 부착된 브래킷(17, 19, 21)에 의한 원료 가루의 긁어 떨어뜨리기가 용이하게 된다.

<직선이동형 베어링>

직선이동형 베어링(23)은, 도1에 나타나 있는 바와 같이 팔레트(9)의 양측에 설치된 고정 설치대(27)상에 설치되어, 슬라이드 프레임(15)의 이동을 원활하게 하는 기능을 구비하고 있다.

또, 직선이동형 베어링(23)은 하나의 예로서, 슬라이드 프레임(15)의 이동을 원활하게 하는 기능을 구비하는 것이면 다른 것이더라도 좋다.

<유압 실린더>

유압 실린더(25)는, 그 로드가 슬라이드 프레임(15)에 연결되어, 로드를 신축(伸縮)시킴으로써 슬라이드 프레임(15)을 이동할 수 있도록 되어 있다.

본 실시예에 있어서는 로드의 신축속도가 0.6m/분 이상이 되도록 제어되고 있다. 로드의 신축속도를 0.6m/분 이상으로 설정함으로써 브래킷(17, 19, 21)이 0.6m/분 이상의 속도로 이동하기 때문에, 소결원료를 공급할 때에 브래킷(17, 19, 21)의 존재가 와이어 슈트(5)의 분급성능에 악영향을 끼치기 어려워진다.

또한 유압 실린더(25)는 도3에 나타내는 제어장치(29)에 의하여 그 로드의 신축동작이 제어되는 것이 바람직하다.

제어장치(29)는, 브래킷 이동피치(P), 팔레트 속도(Vｐ) 및 원료투입부 적층길이(Ｌｂ)를 입력하고, 이것에 의거하여 브래킷 이동속도(Vｂ)를 다음의 (9)식에 의거하여 연산하고, 연산한 브래킷 이동속도(Vｂ)를 명령한다.

Vｂ = 2Ｐ·Vｐ/Ｌｂ ····（9)

또한 제어장치(29)는, 브래킷 이동피치(P), 팔레트 속도(Vｐ), 원료투입부 적층각도(θp) 및 소결베드 높이(H)를 입력하고, 이것에 의거하여 브래킷 이동속도(Vｂ)를 다음의 (8)식에 의거하여 연산하고, 연산한 브래킷 이동속도(Vｂ)를 명령하여도 좋다.

Vｂ = 2Ｐ·Vｐ·tanθp/H ····（8)

예를 들면, 전형적인 소결기의 값으로서, Vｐ = 2m/ｍｉｎ, θp = 40도, H = 600mm, P = 1200mm을 사용하면, Vｂ = 6.7m/ｍｉｎ을 얻는다.

또, Vｐ는 소결기 팔레트 속도로서 통상의 소결기에서는 실시간으로 관리되고 있어, 그 신호를 이용하도록 하면 좋다.

또한 소결베드 높이(H)에 관해서도 마찬가지로 관리되고 있는 신호를 이용하면 좋다. 원래 신호가 없는 경우에는, 소결베드 높이를 검출하는 레벨 센서(level sensor)를 설치하고, 설치된 레벨 센서로부터의 신호를 이용하도록 하면 좋다.

또한 적층길이(Ｌｂ)나 적층각도(θp)도 레벨 센서나 화상처리에 의하여 구하여 이 신호를 이용하면 좋다. 원래 이들 값은 그다지 변화되는 것은 아니므로, 일단 측정하면 그 값을 수동으로 입력하여도 좋다. 이 점은, 소결베드 높이(H)에 관해서도 같다.

또, 유압 실린더(25)를 대신하여 전동 실린더(電動 cylinder)나 공기압 실린더(空氣壓 cylinder)를 사용하더라도 좋다.

다음에 상기한 바와 같이 구성된 본 실시예의 소결원료 투입장치(1)를 사용한 소결원료 투입방법을 설명한다.

팔레트(9)를, 도1의 화살표로 나타나 있는 바와 같이, 평면에서 볼 때에 있어서 원료가 미끄러져 떨어지는 방향과는 역방향으로 이동시킨다. 또한 유압 실린더(25)를 구동하여 슬라이드 프레임(15)을 팔레트 폭방향으로 일정한 속도로 왕복이동 시킨다.

이 상태에서, 드럼 슈트(7)에 의하여 소결원료를 와이어 슈트(5)로 반송하면, 공급된 소결원료는 와이어 슈트(5)의 경사면을 미끄지면서 떨어진다.

와이어 슈트(5)의 경사면을 형성하는 와이어(3)의 간극(틈)은 경사면 상부로부터 하부로 감에 따라서 넓어지게 되어 있으므로, 원료가 와이어 슈트(5)의 경사면을 미끄러지면서 떨어지는 과정에서, 원료는 입도가 가는 것에서부터 거친 것의 순으로 와이어(3)의 간극(틈)으로부터 팔레트(9)상으로 투입된다.

한편, 팔레트(9)는 소결원료의 공급방향과는 역방향으로 이동하고 있으므로, 팔레트(9)상에는 우선 입도가 거친 것이 퇴적하고 그 위에 입도가 가는 것이 퇴적하여, 깊이방향으로 입도편석(粒度偏析) 한 원료층이 형성된다.

와이어 슈트(5)에 소결원료가 공급될 때에 브래킷(17, 19, 21)이 팔레트 폭방향으로 소정의 속도로 이동하고 있다. 따라서 와이어(3)를 지지하고 있는 브래킷(17, 19, 21)은 일정한 장소에서 정지하고 있는 것이 아니라 항상 그 위치를 변하게 하고 있다. 그 때문에 종래에 문제가 되고 있었던 홈 모양부가 퇴적원료의 표층부에 형성되는 경우는 없다. 또한 브래킷(17, 19, 21)이 이동함으로써 와이어(3)에 부착되는 원료 가루 등은 항상 브래킷(17, 19, 21)에 의하여 긁혀 떨어지고 와이어(3) 사이의 간격(틈)은 소정의 간격으로 유지되어, 항상 양호한 상태에서 분급된다.

이상과 같이, 본 실시예에 있어서는 항상 이동하는 브래킷(17, 19, 21)에 의하여 와이어(3)를 지지하여 소결원료를 공급하도록 하고 있으므로, 종래에 문제가 되고 있었던 브래킷(17, 19, 21)의 존재에 기인하는 홈 모양부가 퇴적원료의 표층부에 형성되는 경우는 없어, 적절한 입도편석이 이루어진 원료의 퇴적층을 형성할 수 있다. 또한 특허문헌1, 2에 기재되어 있는 바와 같이 일단 생성된 홈 모양부를 평탄하게 한다고 하는 것이 아니라, 처음부터 홈 모양부가 형성되지 않도록 하기 때문에, 일단 생성된 홈 모양부를 평탄하게 하는 경우에는 홈 모양부의 입도분포가 다른 부위와 다르게 되어버린다고 하는 문제가 있었지만, 이러한 문제도 없다.

또한 브래킷이 이동하지 않는 종래의 예에 있어서는, 브래킷에 의하여 발생한 홈 모양부(도4(a)의 화살표 A―A의 단면도인 도4(b) 참조)를 평탄하게 하기 위해서, 도4(a)에 나타나 있는 바와 같은 V자 모양의 긁어모으기 회수체를 구비하는 스크레이퍼(31)가 필요했지만, 본 실시예에서는 브래킷을 왕복이동 시킴으로써 브래킷의 영향을 가급적으로 작게 하고 있으므로(도5(a)의 화살표 B―B의 단면도인 5도(b) 참조), 브래킷에 의한 영향부를 평탄하게 하기 위하여 도5(b)에 나타나 있는 것 같은 단순한 평판(33)을 설치하면 충분한다. 원래 이러한 평판(33)은 통상의 소결기에 있어서도 소결베드 높이를 최종적으로 조정하기 위하여 일반적으로 설치되어 있는 것이다.

또한 브래킷(17, 19, 21)을 항상 이동시킴으로써, 와이어(3)에 부착되는 원료 가루 등은 항상 브래킷(17, 19, 21)에 의하여 긁혀 떨어지고, 와이어(3) 사이의 간격(틈)은 소정의 간격으로 유지되므로, 와이어(3)에 대한 원료 가루의 부착에 의한 폐해도 없다.

또한 와이어(3)가 가늘어지면 그것만으로도 입도분포를 적절하게 할 수 있지만, 종래라면 와이어(3)를 가늘게 하면 브래킷을 많게 하지 않으면 안되고, 브래킷이 많아지면 홈부가 형성되게 되어, 결국 분급성능을 향상 시킬 수 없었지만, 본 실시예에서는 브래킷에 의하여 지지하면서도 그 브래킷의 존재가 분급성능에 악영향을 미치지 않게 하므로, 브래킷수를 늘려서 가능한 한 와이어(3)를 가늘게 하는 것도 가능하게 되어 보다 적절한 분급을 실현할 수 있다.

또한 본 실시예에 있어서는, 이동지지기구(13)를, 슬라이드 프레임(15)에 브래킷(17, 19, 21)을 고정하여 슬라이드 프레임(15)을 왕복이동 한다고 하는 단순한 기구로 형성하고 있으므로, 소결원료가 공급된다고 하는 진애(塵埃)가 많은 악환경에서도 유지보수가 간단해져 고장도 적다고 하는 효과가 얻어진다.

또, 도6에 나타나 있는 바와 같이 가령 연소공기가 흐름(A)와 같이 흐른다고 하면, 브래킷 영향부인 Ｂ부를 흐르는 공기의 속도(VB)는 브래킷의 영향의 없는 부분을 흐르는 공기의 속도(VＡ)보다도 큰 VＢ>VＡ이기 때문에 본 발명의 효과는 작아지게 된다.

그러나, 실제로는 흐름(A)의 경우의 유로길이(ＺＡ)는 흐름(B)의 경우의 유로길이(ＺＢ)보다도 길고, 유로길이가 짧고 압력손실이 작은 흐름(B)가 되는 것은 명백하여, 상기한 바와 같이 본 발명의 효과는 충분하게 얻어진다.

또, 전형적인 소결 베드에 대하여 ＺＡ가 ＺＢ의 몇배 정도가 될지를 다음에 나타내 둔다.

우선, 흐름(A)의 경우의 유로길이(ＺＡ)와 흐름(B)의 경우의 유로길이(ＺＢ)는 각각 다음과 같이 된다.

ＺＡ = H/sinθb

ＺＢ = H

또한 전형적인 소결 베드에 있어서는, 브래킷 이동속도(Vｂ), 팔레트의 이동속도(Vｐ), 적층각도(θp)는 다음과 같이 된다.

Vｂ = 6.7m/ｍｉｎ

Vｐ = 2m/ｍｉｎ

θp = 40도

ＺＡ/ＺＢ = 1/sinθb = (1 + (1/tanθb)²)^1/2

상기한 (1)식에 나타나 있는 바와 같이, tanθb = Vｐ·tanθp/Vｂ의 관계이기 때문에 tanθb ≒ 2·0.84/6.7 = 0.25가 된다.

따라서 ＺＡ/ＺＢ = (1 + (1/0.25)²)^1/2 ≒ 4.1이 된다.

또, 브래킷의 지지로서는 슬라이드 프레임(15)에 고정하는 것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 와이어 슈트(5)를 구성하는 와이어(3)의 상하로 상기 와이어(3)와 평행하게 설치한 별도의 와이어 또는 로드 등에 브래킷의 상하 단부를 고정하고, 이들의 와이어 또는 로드를 팔레트 폭방향으로 이동시켜도 좋다.

또, 상기한 예에서는 브래킷(17, 19, 21)을 슬라이드 프레임(15)에 고정하여 3개의 브래킷(17, 19, 21)을 일체로서 이동시키는 예를 나타냈지만, 본 발명의 이동지지기구(13)는 이 구조에 한정되나 것은 아니고, 브래킷(17, 19, 21)을 개별로 구동시키는 것 같은 기구로 하더라도 좋다.

또한 상기한 예에서는 브래킷을 3개 설치한 예를 나타냈지만, 브래킷의 수는 이것에 한정되나 것은 아니고, 상기한 바와 같이 「브래킷 가동거리(S)가 각 브래킷(17, 19, 21) 사이의 거리(Ｐ)이상이 되는 것」으로 하는 조건을 충족시키도록, 슈트의 폭 등에 의거하여 적절하게 설정하면 좋다.

또한 상기한 실시예에 있어서는, 브래킷(17, 19, 21)에 구멍(17c, 19c, 21c)을 형성하고, 구멍(17c, 19c, 21c)의 테두리에 의하여 와이어(3)를 지지하는 기능과 와이어(3)에 부착된 원료 가루 등을 긁어 떨어뜨리는 기능을 겸하게 하고 있지만, 와이어(3)를 지지하는 부위와 와이어(3)에 부착된 원료 가루 등을 긁어 떨어뜨리는 기능을 구비하는 부위를 브래킷에 각각 설치하더라도 좋다.

또한 상기한 실시예에 있어서는, 와이어 슈트(5)를 구성하는 와이어류에 대하여 와이어(3)를 설치하는 예를 들어서 설명했지만, 본 발명의 와이어류로서는 와이어가 아니라 로드이더라도 좋다.

또한 상기한 실시예에 있어서는, 슬라이드 프레임(15)을 구동하는 수단으로서 유압 실린더(25)를 사용한 예를 나타냈지만, 본 발명에 있어서의 구동장치는 이것에 한정되는 것은 아니다. 도7은 슬라이드 프레임(15)을 구동하는 수단의 다른 태양을 나타내는 도면으로서, 도7(a)이 사시도이며, 도7(b)이 도7(a)의 길이방향의 단면도에 이동지지기구(13)를 추가하여 도시한 도면이다.

도7에 나타나 있는 바와 같이, 슬라이드 프레임(15)측에 래크(rack)(35)를 설치하고, 이것에 모터에 의하여 회전하는 피니언 기어(pinion gear)(37)를 맞물리게 한 래크 피니언(rack pinion))의 기구로 하더라도 좋다.

또한 슬라이드 프레임(15)을 구동하는 수단의 다른 태양으로서, 도8에 나타나 있는 바와 같이 슬라이드 프레임(15)의 슬라이드 방향의 2군데에 와이어(41)의 단부를 고정하고, 이 와이어(41)를 모터(38)의 회전축에 설치한 와이어 드럼(wire drum)(39)으로 권취(卷取)와 인출(引出)을 동시에 할 수 있는 구조의 윈치(winch)(43)를 사용한 구조로 하더라도 좋다.

또한 슬라이드 프레임 방식에 비하여 내구성이나 단순함의 점에서 뒤떨어지지만, 도9에 나타나 있는 바와 같이 슬라이드 프레임(15)을 사용하지 않고, 평행하게 배치한 한 쌍의 스크루축(screw軸)(45)을 모터(47)로 회전시켜, 이 스크루축(45)에 브래킷(17, 19, 21)을 지지하는 지지부(49)를 삽입하고, 스크루축(45)의 회전에 의하여 브래킷(17, 19, 21)을 스크루축 방향으로 이동시키는 것 같은 구조이더라도 좋다. 또, 도9에 나타내는 구조의 경우에는, 스크루의 부분에 주름상자 모양의 커버를 설치하도록 하는 것이 바람직하다.

1 소결원료 투입장치
3 와이어
5 와이어 슈트
7 드럼 슈트
9 팔레트
11 고정측벽
13 이동지지기구
15 슬라이드 프레임
17, 19, 21 브래킷
17a, 19a, 21a 브래킷의 만곡부
17b, 19b, 2lb 브래킷의 각부
17c, 19c, 21c 브래킷의 구멍
23 직선이동형 베어링
25 유압 실린더
27 고정 설치대
29 제어장치
31 스크레이퍼
33 평판
35 래크
37 피니언 기어
38 모터
39 와이어 드럼
41 와이어
43 윈치
45 스크루축
47 모터
49 지지부

Claims (12)

1. 복수의 와이어류(wire類)를 병설(倂設)시킨 슈트(chute)에 소결원료(燒結原料)를 공급함으로써 소결원료를 분급(分級)하여 하방의 팔레트(palette)에 투입하는 소결원료 투입방법(燒結原料 投入方法)으로서, 상기 와이어류를 지지하는 브래킷(bracket)의 각부를 팔레트 폭방향으로 슬라이드 가능하게 설치된 이동대에 고정하고, 상기 이동대를 슬라이드 시킴으로써 상기 브래킷을 와이어류의 축선방향(軸線方向)으로 왕복이동 시키면서 상기 소결원료를 상기 슈트에 공급하도록 하고,
   또한 팔레트 이동속도에 의거하여 브래킷 이동속도를 연산하고, 이 연산값에 의거하여 브래킷을 이동시키도록 하는 것을 특징으로 하는 소결원료 투입방법.
   
2. 복수의 와이어류를 병설시킨 슈트에 소결원료를 공급함으로써 소결원료를 분급하여 하방의 팔레트에 투입하는 소결원료 투입장치로서,
   상기 와이어류를 지지하는 복수의 브래킷과, 상기 소결원료를 상기 슈트에 공급할 때에 상기 브래킷을 상기 와이어류의 축선방향으로 왕복이동 시키는 브래킷 이동기구를 구비하고,
   상기 브래킷 이동기구는, 팔레트 폭방향으로 슬라이드 가능하게 설치되고 또한 브래킷이 고정된 이동대(移動臺)와, 상기 이동대를 슬라이드 시키는 구동장치를 구비하여 이루어지고,
   상기 브래킷은 그 각부가 상기 이동대에 고정되고,
   상기 구동장치는, 팔레트 이동속도를 입력하고, 이 입력값에 의거하여 브래킷 이동속도를 연산하고, 이 연산값에 의거하여 브래킷을 이동시키는 것을 특징으로 하는 소결원료 투입장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   브래킷이 이동할 때에 와이어류에 부착된 원료 가루 등을 긁어 수거(收去)하는 기능을 상기 브래킷이 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 소결원료 투입장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   브래킷에 있어서의 와이어류를 지지하는 지지부가 상기 와이어류를 지지하는 기능과 상기 와이어류에 부착된 원료 가루 등을 긁어 수거하는 기능의 양방의 기능을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 소결원료 투입장치.
   
5. 제2항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
   복수의 브래킷의 간격은 미리 결정된 간격으로 설정되어 있고, 상기 복수의 브래킷은 상기 간격을 유지하면서 이동하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 소결원료 투입장치.
   
6. 제2항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
   브래킷 이동기구에 의하여 브래킷을 이동시켰을 때에, 브래킷에 있어서의 와이어류를 지지하는 지지부의 이동범위가 와이어류에 의하여 형성되는 슈트의 전폭(全幅)을 포함하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 소결원료 투입장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   팔레트의 양측에 고정측벽을 구비하고, 브래킷이 상기 고정측벽의 사이를 이동하도록 되어 있고, 브래킷의 가동거리(可動距離)가 복수의 브래킷 서로의 간격 이상이 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 소결원료 투입장치.
   
8. 제2항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
   브래킷의 이동피치를 P, 원료의 적층높이를 H, 팔레트 속도를 Vｐ, 원료의 적층각도를 θp, 브래킷 이동속도를 Vｂ로 하고, 이들 관계가 다음의 식을 충족하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 소결원료 투입장치.
   Vｂ = 2Ｐ·Vｐ·tanθp/H
   
9. 제2항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
   와이어류를 비금속(非金屬)의 유기물질(有機物質)에 의하여 피복하는 것을 특징으로 하는 소결원료 투입장치.
   
10. 제2항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
    브래킷의 이동속도를 0.6m/분 이상으로 설정하는 것을 특징으로 하는 소결원료 투입장치.
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