KR101302528B1 - 괴성화 환원철 성형 장치 및 괴성화 환원철 성형 시스템 - Google Patents

괴성화 환원철 성형 장치 및 괴성화 환원철 성형 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 괴상화 환원철(HCI)의 생산성 증대 및 품질 향상을 위한 괴성화 환원철 성형 장치 및 괴성화 환원철 성형 시스템에 관한 것으로서, 특히 본 발명의 일실시형태에 따른 괴성화 환원철 성형 시스템은 분말 상태의 환원분(Direct Reduction Iron; DRI)을 한 쌍의 롤 사이로 통과시켜 소정 입도의 괴성화 환원철(Hot Compacted Iron;HCI)로 성형시키는 괴성화 환원철 성형 시스템으로서, 상기 롤의 회전력은 모터의 회전량에 의해 제어되고, 상기 롤 사이의 갭은 유압 실린더에 공급되는 유압량에 의해 제어되며, HCI의 성형 전에 롤갭의 적정수준을 롤갭 지시값으로 설정하고, HCI의 성형 중에는 실시간으로 피드백되는 롤갭 실시간값을 이용하여 상기 롤갭 지시값 대비 롤갭 실시간값에 대한 차이를 연산한 롤갭 연산값을 실시간으로 보상하는 것을 특징으로 한다.

Description

괴성화 환원철 성형 장치 및 괴성화 환원철 성형 시스템{Apparatus and System for compacting a hot compacted iron}
본 발명은 괴상화 환원철(HCI)의 생산성 증대 및 품질 향상을 위한 괴성화 환원철 성형 장치 및 괴성화 환원철 성형 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 현재까지의 용철 생산설비의 주류를 이루고 있는 고로법은 고로 및 공정 특성상 일정 수준 이상의 강도 및 로내 통기성을 확보할 수 있는 입도를 가지는 원료를 사용하도록 원료의 특성이 한정되어 있다.
이와 같은 고로법에 사용되는 연료 및 환원제로 사용하는 탄소원으로서는 특정 원료탄을 가공한 코크스를 사용하고 있으며, 용철원으로서는 전처리 공정인 소결 및 펠레타이징(pelletizing) 등의 괴성화 공정을 거친 소결광 또는 펠렛(pellets)에 주로 의존하고 있다.
이에 따라 현재의 고로법은 원료탄인 코크스 제조설비, 광석의 괴성화를 위한 소결 설비, 펠레타이징 설비등의 원료 예비처리설비가 반드시 수반되어야 하며, 이러한 부대설비의 구축에 필요한 제반 비용 및 상기 부대설비에서 발생하는 제반 환경 오염물질에 대한 전 세계적인 규제를 극복하기 위한 막대한 환경오염 방지설비의 투자비용 등에 의해 현행 고로법의 경쟁력은 급속히 저하되고 있는 상황이다.
이상과 같은 상황에 대처하기 위하여 당업계에서는 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하며, 용철원으로서는 전세계 광석 생산량의 80% 이상을 점유하고 있는 분철광석을 직접 사용하여 용철을 제조하는 신제선 공정의 개발에 박차를 가하고 있다.
이에 따라 최근에는 유동층을 이용하여 분철광석 및 일반탄을 사용할 수 있는 유동층 환원공정인 파이넥스(Finex) 설비가 개발되어 사용되고 있다.
도 1은 일반적인 파이넥스 설비를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 파이넥스 설비 중 HCI 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 파이넥스 설비는 복수의 유동층형 환원로(10), HCI 성형 장치(100), 코렉스 환원로(50), 용융 가스화로(20)를 포함한다. 그리고, 환원로(10)에 공급되는 환원가스는 용융로(20)에서 생성되어 배출되는 가스가 환원가스 공급관(30)을 통하여 환원로(10)에 공급되는 것이다. 이때 상기 용융 가스화로(20)에서 배출되는 환원가스에 포함된 미분이 비산하는 것을 방지하기 위하여 미분 집진기(60)가 설치될 수 있다. 이외에, 필요에 따라 배가스관(90)에 구비되는 집진기(70), 압축기(80) 및 PSA(40)를 포함한다.
특히, HCI 성형 장치(100)는 파이넥스 용선의 원료가 되는 HCI(Hot Compacted Iron)를 생산하는 주요 장치로서 유동층형 환원로(10)에서 유동환원된 600℃ 이상의 고온 분말 상태의 DRI(Direct Reduction Iron)를 성형하는 장치이다.
도 2에 도시된 바와 같이 HCI 성형 장치(100)는 DRI를 가압하면서 공급(Feeding)하는 공급조(Force Feeder Bin; 121)와, 상기 공급조(121)에서 공급된 분말 상태의 DRI를 성형하는 성형 머신(120)과, 상기 성형 머신(120)에서 성형된 HCI를 적정 입도로 파쇄해 주는 1차 파쇄기(130a) 및 2차 파쇄기(130b)로 구성되어 있다.
상기 성형 머신(120)은 서로 반대 방향으로 회전되는 한 쌍의 타이어형 롤(123a, 123b)와, 상기 타이어형 롤(123a, 123b)에 회전력을 제공하는 모터(미도시)가 구비되고, 상기 한 쌍의 롤 중 하나의 롤(고정 롤; 123a)은 성형 머신(120)에 고정되어 있고, 다른 롤(유동 롤; 123b)은 공급조(121)에서 내려오는 DRI의 양에 따라 슬라이딩(유동)하여 롤 사이의 갭(gap)이 변화할 수 있으며, 유동 롤(123b)은 유압 실린더(미도시)에 의해 동작된다. 그래서 성형 머신(120)의 정상 조업 시 롤(123a, 123b)의 회전토크는 360~400 kNm, 유압 실린더의 압력은 240~260bar 사이에서 작동하게 된다.
하지만, 성형 머신(120)의 작동 중 롤(123a, 123b)의 회전 토크가 정상 작동값보다 100kNm 이하로 저하되어 4초 이상 복귀가 지연되는 토크 다운(Torque Down) 현상이 빈번하게 발생되고, 이러한 토크 다운 현상이 발생되면 복구를 위하여 설비의 가동을 중단하여야 하기 때문에 생산량이 저하되는 문제점이 있었고, 운전자가 수동으로 개입하여야 하고, 정상 작동을 위하여 성형 머신(120)의 가동 속도를 순차적으로 증대시켜야 하기 때문에 작업의 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.
하지만, 종래에는 토크 다운 현상에 대한 후속 조치만 있었을 뿐 토크 다운 현상을 방지하기 위한 방법이 제시되어 있지 않았다.
본 발명은 HCI의 성형시에 롤갭의 변화값을 실시간으로 보상하여 롤의 회전 토크를 적절히 유지함에 따라 롤의 토크 다운 현상을 방지할 수 있는 괴성화 환원철 성형 장치 및 괴성화 환원철 성형 시스템을 제공한다.
또한, 롤갭의 변화값을 실시간으로 보상하는 반응속도를 부하 변동의 경중에 따라 다르게 적용하여 롤 압력 헌팅을 최소화할 수 있는 괴성화 환원철 성형 장치 및 괴성화 환원철 성형 시스템을 제공한다.
본 발명의 일실시형태에 따른 괴성화 환원철 성형 장치는 분말 상태의 환원분(Direct Reduction Iron; DRI)을 한 쌍의 롤 사이로 통과시켜 괴성화 환원철(Hot Compacted Iron;HCI)로 성형시키는 괴성화 환원철 성형 장치로서, 상기 한 쌍의 롤을 회전시키는 회전 구동부와; 상기 한 쌍의 롤 중 어느 하나를 이동시켜 롤 사이의 갭을 조절시키는 이동 구동부와; 상기 이동 구동부에서 실시간으로 피드백되는 롤갭 실시간값과 미리 설정한 롤갭 지시값의 차이를 연산한 롤갭 연산값에 따라 상기 회전 구동부 및 이동 구동부 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 회전 구동부는 모터이고, 상기 이동 구동부는 유압 실린더이며, 상기 제어부는 상기 롤갭 연산값에 의해 상기 모터의 회전량 및 상기 유압 실린더에 공급되는 유압량 중 적어도 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시형태에 따른 괴성화 환원철 성형 시스템은 분말 상태의 환원분(Direct Reduction Iron; DRI)을 한 쌍의 롤 사이로 통과시켜 소정 입도의 괴성화 환원철(Hot Compacted Iron;HCI)로 성형시키는 괴성화 환원철 성형 시스템으로서, 상기 롤의 회전력은 모터의 회전량에 의해 제어되고, 상기 롤 사이의 갭은 유압 실린더에 공급되는 유압량에 의해 제어되며, HCI의 성형 전에 롤갭의 적정수준을 롤갭 지시값으로 설정하고, HCI의 성형 중에는 실시간으로 피드백되는 롤갭 실시간값을 이용하여 상기 롤갭 지시값 대비 롤갭 실시간값에 대한 차이를 연산한 롤갭 연산값을 실시간으로 보상하는 것을 특징으로 한다.
상기 롤갭 연산값을 실시간으로 보상하는 것은 상기 유압 실린더의 압력 제어에 의한 롤갭 제어인 것을 특징으로 한다.
상기 롤갭 지시값보다 롤갭 실시간값이 작을 경우에는 상기 유압 실린더에 제공되는 압력을 낮춰서 롤갭이 넓어지도록 하고, 상기 롤갭 지시값보다 롤갭 실시간값이 큰 경우에는 상기 유압 실린더에 제공되는 압력을 높여서 롤갭이 좁아지도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 유압 실린더의 압력 제어에 의해 롤갭이 정상적으로 제어되는 경우에는, HCI의 성형 전에 상기 롤의 회전 토크 적정수준을 토크 지시값으로 설정하고, HCI의 성형 중에 실시간으로 피드백되는 롤의 회전 토크 실시간값을 이용하여 토크 지시값 대비 토크 실시간값에 대한 차이를 연산한 토크 연산값을 실시간으로 보상하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 괴성화 환원철 성형 장치에서 롤의 회전 토크를 결정하는 주요 인자인 롤 갭의 변화를 실시간으로 보상함에 따라 롤의 토크 다운 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라 괴성화 환원철 성형 장치의 꾸준한 가동이 가능하여 괴성화 환원철(HCI)의 생산성을 증대시킬 수 있다.
또한, 롤의 회전 토크를 결정하는 주요 인자인 롤 갭의 변화를 실시간으로 보상하여 적절한 수준으로 항상 유지할 수 있기 때문에 괴성화 환원철(HCI)의 품질을 향상시킬 수 있다.
그리고, 외부 조건에 따른 부하 변동의 경중에 따라 롤갭의 변화값을 실시간으로 보상하고 반응속도를 다르게 적용함에 따라 롤 압력 헌팅을 최소화시켜 괴성화 환원철(HCI)의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 파이넥스 설비를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 파이넥스 설비 중 HCI 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 파이넥스 설비 중 HCI 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 4는 롤 회전 토크에 영향을 주는 인자들을 설명한 도면이며,
도 5는 토크 다운 발생시 주요 인자들의 변화를 보여주는 그래프이며,
도 6은 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 롤 회전 토크 및 롤 압력 헌팅을 비교한 그래프고,
도 7은 본 발명에 따른 HCI 성형시와 종래의 일반적인 방법에 따른 HCI 성형시 토크 다운 발생빈도를 조사한 결과이며,
도 8은 본 발명에 따른 HCI 성형시와 종래의 일반적인 방법에 따른 HCI 성형시 HCI의 입도를 조사한 결과이고,
도 9는 본 발명에 따른 HCI 성형시와 종래의 일반적인 방법에 따른 HCI 성형시 HCI의 밀도를 조사한 결과이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 3은 본 발명에 따른 파이넥스 설비 중 HCI 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이이다.
먼저, 본 발명의 실시형태에 따른 HCI 성형 장치 및 HCI 성형 시스템은 유동층을 이용하여 분철광석 및 일반탄을 사용할 수 있는 유동층 환원공정인 파이넥스(Finex) 설비에 적용되는 장치 및 시스템으로서, 파이넥스 설비에 대한 전반적인 설명은 도 1 및 도 2를 참조하여 앞에서 설명되었는바, 중복되는 상세한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명에 따른 괴성화 환원철(HCI) 성형 장치(100)는 환원분(Direct Reduction Iron;DRI, 이하 "DRI"라고 칭함.)를 가압하면서 공급(Feeding)하는 공급조(Force Feeder Bin; 121)와, 상기 공급조(121)의 하부에 대향 되도록 설치되어 상기 공급조(121)에서 분말 상태로 공급되는 DRI를 성형시키는 한 쌍의 롤(123a, 123b)과, 상기 한 쌍의 롤(123a, 123b)을 회전시키는 회전 구동부(200)와; 상기 한 쌍의 롤(123a, 123b) 중 어느 하나를 이동시켜 롤(123a, 123b) 사이의 갭을 조절시키는 이동 구동부(300)와; 상기 이동 구동부(300)에서 피드백되는 실시간 롤갭 실시간값과 미리 설정한 롤갭 지시값의 차이를 연산한 연산값에 따라 상기 회전 구동부(200) 및 이동 구동부(300) 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어부(400)를 포함한다.
상기 공급조(121)는 DRI를 저정한 상태에서 스크류 피더에 의해 DRI의 공급량을 조절하면서 상기 한 쌍의 롤(123a, 123b) 사이로 제공하는 수단이다.
상기 한 쌍의 롤(123a, 123b)은 타이어 타입으로 구비되고, 상기 한 쌍의 롤(123a, 123b) 중 하나의 롤(고정 롤; 123a)은 위치가 고정되도록 설치되고, 다른 롤(유동 롤; 123b)은 상기 고정 롤(123a)과의 갭(gap)을 조절할 수 있도록 이동 구동부(300)에 의해 설치된다. 그리고, 상기 한 쌍의 롤(123a, 123b)은 회전 구동부(200)에서 제공되는 회전력에 연동하여 서로 반대 방향으로 회전된다. 상기 한 쌍의 롤(123a, 123b) 사이로 공급되는 DRI는 한 쌍의 롤(123a, 123b) 사이에서 압축력을 제공받아 소정 입도의 괴성화 환원철(Hot Compacted Iron; HCI, 이하 "HCI"라고 칭함.)로 성형된다.
상기 회전 구동부(200)는 상기 한 쌍의 롤(123a, 123b)을 회전시키면서 회전 토크를 제어할 수 있는 수단으로서, 예를 들어 모터가 사용된다. 이때 상기 한 쌍의 롤(123a, 123b)은 하나의 모터에 의해 서로 반대방향으로 회전되도록 연결되어 같은 회전 토크로 회전되는 것이 바람직하다.
상기 이동 구동부(300)는 상기 한 쌍의 롤(123a, 123b) 중 어느 하나, 즉 유동 롤(123b)을 고정 롤(123a) 방향으로 전후진 시키는 수단으로서, 예를 들어 유압 실린더가 사용된다. 그래서 유압 실린더에 제공되는 유압을 조절함에 의해 롤(123a, 123b)에 제공되는 압력 및 롤 갭을 조절할 수 있다.
한편, 본 실시예는 상기 회전 구동부(200) 및 이동 구동부(300)를 통하여 제어되는 롤(123a, 123b)의 회전 토크, 롤 갭 및 롤 압력 등의 실시간 값을 피드백하여 상기 회전 구동부(200) 및 이동 구동부(300)의 작동을 제어하는 제어부(400)를 더 포함한다.
이때 상기 롤(123a, 123b)의 실시간 회전 토크값은 모터의 작동량을 피드백 받아 연산되고, 상기 롤(123a, 123b)의 실시간 롤 갭 및 롤 압력은 유압 실린더의 이동거리 및 유압 실린더에 제공되는 유압력의 변화를 피드백 받아 연산된다.
상기 제어부(400)는 상기 회전 구동부(200) 및 이동 구동부(300)에서 실시간으로 피드백되는 회전 토크 실시간값, 롤갭 실시간값 및 롤 압력 실시간값과 미리 설정된 회전 토크, 롤갭 및 롤 압력의 지시값 차이를 연산하여 그 차이를 보상할 수 있도록 상기 회전 구동부(200) 및 이동 구동부(300) 중 적어도 어느 하나를 제어한다.
상기와 같이 구성되는 괴성화 환원철(HCI) 성형 장치를 이용하여 HCI를 성형하는 시스템에 대해서 설명한다.
먼저, HCI 성형시에 롤의 회전 토크를 적절하게 유지하기 위하여 고려되어야 하는 주요 인자들 간의 관계를 설명하도록 한다.
도 4는 롤 회전 토크에 영향을 주는 인자들을 설명한 도면이며, 도 5는 토크 다운 발생시 주요 인자들의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이 롤의 회전 토크(T)를 유지하기 위한 주요 인자로는 DRI 분광량의 유입 속도 및 양, 유압 실린더에 제공되는 유압력에 의한 롤 압력(P) 및 롤 갭(G)이 있다. 이때 상기 DRI 분광량의 유입 속도 및 양은 공급조(121)의 동작 제어에 의해 손쉽게 제어될 수 있고, 종래에도 공급조(121)의 동작을 제어하여 DRI 분광량의 유입 속도 및 양을 조절하였기 때문에 본 실시예에서는 DRI 분광량의 유입 속도 및 양은 바람직하게 조절이 된다는 가정하에 주요 인자에서 제외시키도록 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 롤의 회전 토크(Torque; T)가 저하하면 롤 압력(Roll Pressure; P)이 저하되면서 롤갭(Roll Gap; G)이 동시에 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 이는 회전 토크(T)와 롤 압력(P) 및 롤갭(G) 간의 상관성을 보여준다.
다만, 도 5에서 확인할 수 있듯이 토크 다운 현상 발생시 롤갭(G)의 변화 속도가 상당히 더딘 것을 확인할 수 있으며, 롤 압력(P) 또한 롤의 회전 토크(T) 변화에 민감하게 반응하지 못하는 것을 알 수 있다. 이는 종래의 시스템이 토크 다운 현상과 같은 비이상적인 조건을 고려하지 않고 설계되다 보니 롤갭(G) 제어 및 롤 압력(P) 유지 제어 시스템의 구성이 미흡하였고, 이에 따라 롤의 회전 토크(T) 변동시 이를 신속하게 보상하지 못하는 것으로 판단된다. 즉 HCI를 성형하기 위한 최적 조건을 제어하기 위해서는 롤의 회전 토크(T)를 적절하게 유지하는 것이 중요한데, 롤의 회전 토크(T)를 적절히 유지하는 것은 롤갭(G)과 롤 압력(P)을 적절히 조절하여 개선될 수 있음을 확인할 수 있다.
이에 따라 본 발명은 롤의 회전 토크(T)를 적절히 유지하여 토크 다운 현상을 방지하는 방법으로 롤갭(G)과 롤 압력(P)을 실시간으로 제어하는 방식을 채택하였다.
본 발명의 실시형태에 따른 HCI 성형 시스템은 HCI의 성형 전에 롤갭(G)의 적정수준을 롤갭 지시값으로 설정하고, HCI의 성형 중에는 실시간으로 롤갭(G)값(이하, "롤갭 실시간값"이라 칭함.)을 피드백하며, 상기 롤갭 지시값 대비 롤갭 실시간값에 대한 차이를 연산한 롤갭 연산값을 실시간으로 보상한다.
만약 상기 롤갭 지시값보다 피드백되는 롤갭 실시간값이 작을 경우에는 이동 구동부(300), 즉 유압 실린더에 제공되는 압력을 실시간으로 낮춰서 롤갭(G)이 넓어지도록 한다. 반대로 상기 롤갭 지시값보다 롤갭 실시간값이 큰 경우에는 유압 실린더에 제공되는 압력을 실시간으로 높여서 롤갭(G)이 좁아지도록 한다. 이렇게 롤갭(G)의 변화를 실시간으로 보상하여 롤갭(G)을 항상 적절한 수준으로 유지함에 따라 외부 요인, 즉 롤갭(G)의 요인에 의해 롤의 회전 토크(T)가 다운되는 현상을 미연에 방지할 수 있다.
한편, 상기와 같이 유압 실린더의 압력 제어에 의해 롤갭(G)이 정상적으로 제어되는 경우에는, HCI의 성형 전에 상기 롤(123a, 123b)의 회전 토크(T) 적정수준을 토크 지시값으로 설정하고, HCI의 성형 중에 실시간으로 피드백되는 롤의 회전 토크 실시간값을 이용하여 토크 지시값 대비 토크 실시간값에 대한 차이를 연산한 토크 연산값을 실시간으로 보상함에 따라 롤의 회전 토크(T)가 다운되는 현상을 직접적으로 방지할 수 있다. 이렇게 외부 요인에 의한 롤의 회전 토크(T)가 다운되는 현상을 방지하면서 회전 구동부(200), 즉 모터에 의한 롤의 회전 토크 다운 현상을 직접적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 롤갭(G)의 제어 반응속도를 구분하여 적용함에 따라 HCI 입도 편차를 유발하는 주요 요인 중의 하나인 롤 압력(P)의 헌팅(Hunting)을 제어할 수 있다.
예를 들어 상기와 같이 롤갭(G)을 실시간을 제어할 때 외부 부하의 조건에 따라 부하 변동이 심할 경우에는 롤갭 지시값 대비 롤갭 실시간값에 대한 차이를 연산한 롤갭 연산값을 실시간으로 보상하는 반응속도를 증가시켜 토크 다운을 방지하고, 부하 변동이 적을 경우에는 롤갭 지시값 대비 롤갭 실시간값에 대한 차이를 연산한 롤갭 연산값을 실시간으로 보상하는 반응속도를 감소시켜 롤 압력 헌팅을 최소화할 수 있다.
그 이유는 롤의 토크 다운 현상 발생을 최소화하기 위해서는 롤갭 제어의 반응속도를 증대(Roll Gap 편차 증대)시켜 토크의 변동을 방지하거나 토크의 저하 시 신속하게 복귀시키면 되지만, 롤갭의 잦은 변화에 따른 롤 압력(Roll Force) 헌팅이 증가하여 품질이 나빠질 가능성이 있기 때문이다. 반대로 품질 개선을 위해서는 롤갭 변화폭을 작게 하여 롤 압력 유지를 통한 헌팅을 최소화하면 되지만, 이럴 경우 롤갭 제어의 반응성 확보가 어려워 토크 다운 발생 가능성이 높질 수 있기 때문이다.
다음으로, 본 발명에 따른 HCI 성형시와 종래의 일반적인 방법에 따른 HCI 성형시를 비교한다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 롤 회전 토크 및 롤 압력 헌팅을 비교한 그래프이다.
도 6에서 실시예는 본 발명에 따라 롤갭을 실시간으로 보정하면서 HCI를 성형할 때 롤의 회전 토크와 롤 압력을 측정한 결과이고, 비교예는 종래의 일반적인 방법에 따라 롤갭의 실시간 보정 없이 HCI를 성형할 때 롤의 회전 토크와 롤 압력을 측정한 결과이다.,
도 6에서 알 수 있듯이, 비교예는 롤의 회전 토크 변동량이 180kNm 수준이었지만, 실시예는 롤의 회전 토크 변동량이 70kNm 수준으로 감소한 것을 알 수 있다.
또한, 비교예는 롤 압력 변동량이 30bar 수준이었지만, 실시예는 롤 압력 변동량이 0.5bar 수준으로 감소한 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 롤의 회전 토크 변동량을 감소시키는 동시에 롤 압력 변동량도 감소시켜 안정적으로 HCI의 성형 조업을 유지할 수 있고, 이에 따라 HCI의 품질을 향상시키면서 생산성도 증대시킬 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 HCI 성형시와 종래의 일반적인 방법에 따른 HCI 성형시 토크 다운 발생빈도를 조사한 결과이고, 도 8은 본 발명에 따른 HCI 성형시와 종래의 일반적인 방법에 따른 HCI 성형시 HCI의 입도를 조사한 결과이며, 도 9는 본 발명에 따른 HCI 성형시와 종래의 일반적인 방법에 따른 HCI 성형시 HCI의 밀도를 조사한 결과이다.
도 7에서 알 수 있듯이, 종래의 일반적인 방법에 따라 HCI를 성형할 때에는 1개월당 217회의 토크 다운 현상이 발생되었던 반면에, 본 발명에 따라 HCI를 성형할 때는 1개월당 97회의 토크 다운 현상이 발생되어 토크 다운 현상 발생이 50%이상 감소된 것을 확인할 수 있었다.
그리고, 도 8에서 알 수 있듯이, 종래의 일반적인 방법에 따라 HCI를 성형할 때에는 성형된 HCI 중 기준 입도를 만족하지 못하는 HCI의 비율이 41%였던 반면에, 본 발명에 따라 HCI를 성형할 때는 성형된 HCI 중 기준 입도를 만족하지 못하는 HCI의 비율이 22%로 감소하였다.
또한, 도 9에서 알 수 있듯이, 종래의 일반적인 방법에 따라 HCI를 성형할 때에는 성형된 HCI의 밀도가 3.7g/cm3였던 반면에, 본 발명에 따라 HCI를 성형할 때는 성형된 HCI의 밀도가 3.9g/cm3로 증가하였다.
이에 따라 본 발명에 따라 HCI를 성형하면 HCI의 품질이 향상되는 것을 확인 할 수 있었다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
121: 공급조 123a: 고정 롤
123b: 유동 롤 200: 회전 구동부
300: 이동 구동부 400: 제어부

Claims (6)

  1. 분말 상태의 환원분(Direct Reduction Iron; DRI)을 한 쌍의 롤 사이로 통과시켜 괴성화 환원철(Hot Compacted Iron;HCI)로 성형시키는 괴성화 환원철 성형 장치로서,
    상기 한 쌍의 롤을 회전시키는 회전 구동부와;
    상기 한 쌍의 롤 중 어느 하나를 이동시켜 롤 사이의 갭을 조절시키는 이동 구동부와;
    상기 이동 구동부에서 실시간으로 피드백되는 롤갭 실시간값과 미리 설정한 롤갭 지시값의 차이를 연산한 롤갭 연산값에 따라 상기 회전 구동부 및 이동 구동부 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어부를 포함하고,
    외부 조건에 따른 부하 변동의 경중에 따라 상기 롤갭 연산값을 실시간으로 보상하는 제어 반응속도를 다르게 적용하는 괴성화 환원철 성형 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전 구동부는 모터이고,
    상기 이동 구동부는 유압 실린더이며,
    상기 제어부는 상기 롤갭 연산값에 의해 상기 모터의 회전량 및 상기 유압 실린더에 공급되는 유압량 중 적어도 어느 하나를 제어하는 괴성화 환원철 성형 장치.
  3. 분말 상태의 환원분(Direct Reduction Iron; DRI)을 한 쌍의 롤 사이로 통과시켜 소정 입도의 괴성화 환원철(Hot Compacted Iron;HCI)로 성형시키는 괴성화 환원철 성형 시스템으로서,
    상기 롤의 회전력은 모터의 회전량에 의해 제어되고,
    상기 롤 사이의 갭은 유압 실린더에 공급되는 유압량에 의해 제어되며,
    HCI의 성형 전에 롤갭의 적정수준을 롤갭 지시값으로 설정하고, HCI의 성형 중에는 실시간으로 피드백되는 롤갭 실시간값을 이용하여 상기 롤갭 지시값 대비 롤갭 실시간값에 대한 차이를 연산한 롤갭 연산값을 실시간으로 보상하며,
    외부 조건에 따른 부하 변동의 경중에 따라 상기 롤갭 연산값을 실시간으로 보상하는 제어 반응속도를 다르게 적용하는 괴성화 환원철 성형 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 롤갭 연산값을 실시간으로 보상하는 것은 상기 유압 실린더의 압력 제어에 의한 롤갭 제어인 괴성화 환원철 성형 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 롤갭 지시값보다 롤갭 실시간값이 작을 경우에는 상기 유압 실린더에 제공되는 압력을 낮춰서 롤갭이 넓어지도록 하고,
    상기 롤갭 지시값보다 롤갭 실시간값이 큰 경우에는 상기 유압 실린더에 제공되는 압력을 높여서 롤갭이 좁아지도록 하는 괴성화 환원철 성형 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 유압 실린더의 압력 제어에 의해 롤갭이 정상적으로 제어되는 경우에는,
    HCI의 성형 전에 상기 롤의 회전 토크 적정수준을 토크 지시값으로 설정하고, HCI의 성형 중에 실시간으로 피드백되는 롤의 회전 토크 실시간값을 이용하여 토크 지시값 대비 토크 실시간값에 대한 차이를 연산한 토크 연산값을 실시간으로 보상하는 괴성화 환원철 성형 시스템.
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