KR101355515B1 - 연원료 재활용장치 및 그 재활용방법 - Google Patents

연원료 재활용장치 및 그 재활용방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고로에서 배출되는 슬래그를 회수하여 제선공정에 재활용할 수 있도록 하는 연원료 재활용장치 및 그 재활용방법에 관한 것이다.
본 발명은, 고로의 출선구를 통해 배출되는 용선 중에 슬래그를 분리시켜 공급하는 분리부와, 분리부로부터 공급되는 슬래그에 철광석분말을 혼합하는 혼합부를 포함하는 연원료 재활용장치를 제공한다.

Description

연원료 재활용장치 및 그 재활용방법 {RECYCLING APPARATUS FOR FUEL AND RAW MATERIAL AND RECYCLING METHOD THEREOF}
본 발명은 연원료 재활용장치 및 그 재활용방법에 관한 것으로서, 특히, 고로에서 배출되는 슬래그를 회수하여 제선공정에 재활용할 수 있도록 하는 연원료 재활용장치 및 그 재활용방법에 관한 것이다.
일반적인 철강제조는 용선을 생산하는 제선공정, 용선에서 불순물을 제거하는 제강공정, 액체 상태인 철이 고체가 되는 연주공정, 철을 강판이나 선재로 만드는 압연공정으로 이루어진다.
연주공정은 액체 상태인 용강을 주형(Mold)에 주입한 후 연속 주조기를 통과시키면서 냉각, 응고시켜 연속적으로 슬래그(Slab)나 블룸(Bloom) 등의 중간 소재로 만들어내는 공정이다.
이 과정에서 블룸은 다시 강편 압연기를 거쳐 빌릿(Billet)으로 변하며 선재 압연기를 통해 선재로 가공된다.
또한, 슬래그는 후판 압연기를 거쳐 후판으로 생산되거나 열간 압연장치를 통과하면서 열연코일이나 열연강판 등으로 만들어진다.
제선공정은 고로에서 이루어지며, 제선공정에 의해 생산되는 용선의 표층에는 슬래그가 부유된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0032522호(2004년 10월 10일 공개, 발명의 명칭 : 용선예비처리 방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 고로에서 배출되는 슬래그를 회수하여 제선공정에 재활용할 수 있도록 하는 연원료 재활용장치 및 그 재활용방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 고로의 출선구를 통해 배출되는 용선 중에 슬래그를 분리시켜 공급하는 분리부; 및 상기 분리부로부터 공급되는 슬래그에 철광석분말을 혼합하는 혼합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연원료 재활용장치를 제공한다.
또한, 상기 분리부는, 상기 출선구에서 배출되는 용선을 안내하는 대탕도; 상기 대탕도에 설치되고 용선에 부유되는 슬래그를 거르는 스키드; 및 상기 대탕도로부터 분기되고 상기 스키드에 의해 걸러지는 슬래그를 상기 혼합부로 안내하는 분기유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 혼합부는, 상기 분기유로를 따라 공급되는 슬래그가 담겨지고 철광석분말이 공급되는 제1챔버; 상기 제1챔버로부터 배출되는 슬래그와 철광석분말의 혼합물이 담겨지고 철광석분말이 추가로 공급되는 제2챔버; 상기 제2챔버에 열풍을 공급하는 열풍기; 및 상기 제2챔버로부터 배출되는 슬래그와 철광석분말의 혼합물이 담겨지고 철광석분말이 추가로 공급되는 제3챔버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1챔버, 상기 제2챔버 및 상기 제3챔버에는 슬래그와 철광석분말을 혼합하는 산소랜스가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2챔버에는 열풍기에서 공급되는 열풍이 통과될 수 있도록 흡기구 및 토출구가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, (a) 고로에서 배출되는 용선이 흐르는 대탕도에서 슬래그를 분리하여 분기유로를 통해 공급하는 단계; (b) 상기 분기유로를 통해 공급되는 슬래그를 제1챔버에서 철광석분말과 혼합하는 단계; (c) 상기 제1챔버에서 배출되는 슬래그와 철광석분말의 혼합물을 제2챔버에 담고 철광석분말을 추가로 혼합하며 가열하는 단계; (d) 상기 제2챔버에서 배출되는 슬래그와 철광석분말의 혼합물을 제3챔버에 담고 철광석분말을 추가로 혼합하는 단계; 및 (e) 상기 제3챔버로부터 배출되는 슬래그와 철광석분말의 혼합물을 펠릿광으로 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연원료 재활방법을 제공한다.
또한, 상기 (c) 단계는 열풍기에서 공급되는 열풍이 상기 제2챔버를 통과하면서 슬래그와 철광석분말의 혼합물을 가열하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (b) 단계, 상기 (c) 단계 및 상기 (d) 단계는, 슬래그와 철광석분말의 혼합물 내부로 산소를 공급하여 슬래그와 철광석분말을 혼합시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연원료 재활용장치 및 그 재활용방법은 고로에서 배출되는 용선으로부터 슬래그를 분리하여 다음의 제선공정에 슬래그가 재활용될 수 있도록 하므로 제선공정에 요구되는 연원료 사용량을 줄일 수 있고, 슬래그 매립에 소요되는 비용 및 환경오염을 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연원료 재활용장치가 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연원료 재활용방법이 도시된 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 연원료 재활용장치 및 그 재활용방법의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연원료 재활용장치가 도시된 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연원료 재활용장치는, 고로(10)의 출선구(10a)를 통해 배출되는 용선 중에 슬래그를 분리시켜 공급하는 분리부와, 분리부로부터 공급되는 슬래그에 철광석분말을 혼합하는 혼합부(30, 50, 70)를 포함한다.
고로(10)에서 배출되는 용선의 상부에는 슬래그가 부유되어 배출되는데, 분리부에 의해 용선의 상부에 부유되는 슬래그가 분리되어 혼합부(30, 50, 70) 측으로 공급된다.
혼합부(30, 50, 70)에서는 슬래그와 철광석분말을 혼합하여 다음의 제선공정에서 요구하는 펠릿광이 제작되므로 고로(10)에서 배출되는 슬래그를 재활용할 수 있게 된다.
따라서 다음에 진행되는 제선공정에서는 혼합부(30, 50, 70)에서 제공되는 펠릿광의 양만큼 고로(10)에 장입되는 펠릿광이 절약되므로 제선공정에 소요되는 비용을 절감할 수 있게 된다.
분리부는, 출선구(10a)에서 배출되는 용선을 안내하는 대탕도(12)와, 대탕도(12)에 설치되고 용선에 부유되는 슬래그를 거르는 스키드(14)와, 대탕도(12)로부터 분기되고 스키드(14)에 의해 걸러지는 슬래그를 혼합부(30, 50, 70)로 안내하는 분기유로(16)를 포함한다.
대탕도(12)는 출선구(10a) 하부로부터 경주통까지 연장되어 용선을 안내하는 유로이며, 대탕도(12)의 상부 일측에는 용선의 진행방향과 직교되게 스키드(14)가 설치된다.
용선과 함께 대탕도(12)를 따라 이동되는 슬래그는 용선과 비교하여 비중이 작기 때문에 용선의 상부에 부유되어 이동된다.
따라서 대탕도(12) 바닥면과 스키드(14) 사이의 공간으로 용선이 통과될 때에 슬래그는 스키드(14)에 의해 대탕도(12)를 따라 진행되지 못하고 분기유로(16)를 따라 혼합부(30, 50, 70) 측으로 분리된다.
혼합부(30, 50, 70)는, 분기유로(16)를 따라 공급되는 슬래그가 담겨지고 철광석분말이 공급되는 제1챔버(30)와, 제1챔버(30)로부터 배출되는 슬래그와 철광석분말의 혼합물이 담겨지고 철광석분말이 추가로 공급되는 제2챔버(50)와, 제2챔버(50)에 열풍을 공급하는 열풍기(90)와, 제2챔버(50)로부터 배출되는 슬래그와 철광석분말의 혼합물이 담겨지고 철광석분말이 추가로 공급되는 제3챔버(70)를 포함한다.
제1챔버(30)의 일측에는 분기유로(16)를 따라 공급되는 슬래그가 유입되는 제1유입구(32)가 형성되고, 제1챔버(30)의 타측에는 제1배출구(34)가 형성되며, 제1챔버(30)의 상부에는 철광석분말이 공급되는 제1투입구(36)가 형성된다.
제1유입구(32)를 통해 공급되는 슬래그와 제1투입구(36)를 통해 공급되는 철광석분말은 제1챔버(30) 내부에서 혼합되어 제1배출구(34)를 통해 배출된다.
제2챔버(50)의 일측에는 제1챔버(30)로부터 공급되는 슬래그가 유입되는 제2유입구(52)가 형성되고, 제2챔버(50)의 타측에는 제2배출구(54)가 형성되며, 제2챔버(50)의 상부에는 철광석분말이 공급되는 제2투입구(56)가 형성된다.
제2유입구(52)를 통해 공급되는 슬래그와 제2투입구(56)를 통해 공급되는 철광석분말은 제2챔버(50) 내부에서 혼합되어 제2배출구(54)를 통해 배출된다.
제3챔버(70)의 일측에는 제2챔버(50)로부터 공급되는 슬래그가 유입되는 제3유입구(72)가 형성되고, 제3챔버(70)의 타측에는 제3배출구(74)가 형성되며, 제3챔버(70)의 상부에는 철광석분말이 공급되는 제3투입구(76)가 형성된다.
제3유입구(72)를 통해 공급되는 슬래그와 제3투입구(76)를 통해 공급되는 철광석분말은 제3챔버(70) 내부에서 혼합되어 제3배출구(74)를 통해 배출된다.
제1챔버(30), 제2챔버(50) 및 제3챔버(70)에는 슬래그와 철광석분말을 혼합하는 산소랜스(80)가 설치되므로 산소랜스(80)를 따라 공급되는 산소가 각각의 챔버 내부에서 기포를 발생시키면 슬래그와 철광석분말이 유동되면서 용이하게 혼합된다.
제2챔버(50)에는 열풍기(90)에서 공급되는 열풍이 통과될 수 있도록 흡기구(57) 및 토출구(58)가 형성되므로 제2챔버(50)에서 슬래그와 철광석분말이 혼합될 때에 철광석분말이 녹아 쉽게 혼합될 수 있도록 한다.
흡기구(57)에는 체크밸브(57a)가 설치되므로 제2챔버(50) 내부로 유입되는 열풍이 역류하는 것을 방지할 수 있고, 토출구(58)에는 필터(58a)가 설치되므로 슬래그와 철광석분말의 혼합물이 토출구(58)를 통해 배출되는 것을 방지하게 된다.
미설명 부호 82는 산소랜스(80)의 단부에 형성되고 산소랜스(80)를 따라 공급되는 산소가 배출되는 공급홀부(82)이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 연원료 재활용방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연원료 재활용방법이 도시된 순서도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연원료 재활용방법은, 고로(10)에서 배출되는 용선이 흐르는 대탕도(12)에서 슬래그를 분리하여 분기유로(16)를 통해 공급하는 단계(S10)와, 분기유로(16)를 통해 공급되는 슬래그를 제1챔버(30)에서 철광석분말과 혼합하는 단계(S20)와, 제1챔버(30)에서 배출되는 슬래그와 철광석분말의 혼합물을 제2챔버(50)에 담고 철광석분말을 추가로 혼합하며 가열하는 단계(S30)와, 제2챔버(50)에서 배출되는 슬래그와 철광석분말의 혼합물을 제3챔버(70)에 담고 철광석분말을 추가로 혼합하는 단계(S40)와, 제3챔버(70)로부터 배출되는 슬래그와 철광석분말의 혼합물을 펠릿광으로 성형하는 단계(S50)를 포함한다.
제선공정이 완료되면 출선구(10a)를 통해 용선 및 슬래그가 배출되고, 대탕도(12)를 따라 이동되는 용선에 부유되는 슬래그는 스키드(14)에 의해 진행이 구속되고, 분기유로(16)를 따라 제1챔버(30) 측으로 공급된다.
제1챔버(30) 내부로 유입되는 슬래그는 제1투입구(36)를 통해 공급되는 철광석분말과 혼합되는데, 이때, 산소랜스(80)를 통해 제1챔버(30) 내부로 공급되는 산소에 의해 슬래그와 철광석분말이 효과적으로 혼합된다.
제1챔버(30)에서 진행되는 혼합공정은 슬래그와 철광석분말의 혼합물 중에 철광석분말의 비중이 10~20% 정도를 이루도록 혼합한다.
이는 고온의 젤 상태인 슬래그와 다량의 철광석분말이 쉽게 혼합되지 않기 때문에 소량의 철광석분말을 단계적으로 혼합하기 위한 것이다.
슬래그와 철광석분말의 혼합물에 추가로 철광석분말을 혼합하는 단계(30)는 열풍기(90)에서 공급되는 열풍이 제2챔버(50)를 통과하면서 슬래그와 철광석분말의 혼합물을 가열한다.
따라서 철광석분말이 녹아 고온의 젤 상태인 슬래그에 쉽게 혼합되고, 여기서는 슬래그와 철광석분말의 혼합물 중에 철광석분말의 비중이 20~40% 정도를 이루도록 혼합한다.
제2배출구(54)를 통해 제3챔버(70) 내부로 이동되는 혼합물은 제3투입구(76)를 통해 공급되는 철광석분말과 혼합되며, 여기서는 슬래그와 철광석분말의 혼합물 중에 철광석분말의 비중이 40~60% 정도를 이도록 혼합한다.
제1챔버(30), 제2챔버(50) 및 제3챔버(70)에서 혼합공정이 이루어질 때에는 슬래그와 철광석분말의 혼합물 내부로 산소랜스(80)가 삽입되어 산소를 공급하면서 슬래그와 철광석분말을 혼합시키므로 효과적인 혼합공정이 이루어질 수 있게 된다.
상기한 바와 같은 공정에 의해 제작되는 젤 상태의 혼합물을 설정 크기로 뭉쳐서 펠릿광을 제작하고 다음의 제선공정이 진행될 때에 고로(10)에 장입하여 제선공정을 진행하게 된다.
이로써, 고로(10)에서 배출되는 슬래그를 회수하여 제선공정에 재활용할 수 있도록 하는 연원료 재활용장치 및 그 재활용방법을 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 연원료 재활용장치 및 그 재활용방법을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 연원료 재활용장치 및 그 재활용방법이 아닌 다른 제품에도 본 발명의 재활용장치 및 그 재활용방법이 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 고로 10a : 출선구
12 : 대탕도 14 : 스키드
16 : 분기유로 30 : 제1챔버
32 : 제1유입구 34 : 제1배출구
36 : 제1투입구 50 : 제2챔버
52 : 제2유입구 54 : 제2배출구
56 : 제2투입구 57 : 흡기구
57a : 체크밸브 58 : 토출구
58a : 필터 70 : 제3챔버
72 : 제3유입구 74 : 제3배출구
76 : 제3투입구 80 : 산소랜스
82 : 공급홀부 90 : 열풍기

Claims (8)

  1. 고로의 출선구를 통해 배출되는 용선 중에 슬래그를 분리시켜 공급하는 분리부; 및
    상기 분리부로부터 공급되는 슬래그에 철광석분말을 혼합하는 혼합부를 포함하고,
    상기 분리부는, 상기 출선구에서 배출되는 용선을 안내하는 대탕도;
    상기 대탕도에 설치되고 용선에 부유되는 슬래그를 거르는 스키드; 및
    상기 대탕도로부터 분기되고 상기 스키드에 의해 걸러지는 슬래그를 상기 혼합부로 안내하는 분기유로를 포함하며,
    상기 혼합부는, 상기 분기유로를 따라 공급되는 슬래그가 담겨지고 철광석분말이 공급되는 제1챔버;
    상기 제1챔버로부터 배출되는 슬래그와 철광석분말의 혼합물이 담겨지고 철광석분말이 추가로 공급되는 제2챔버;
    상기 제2챔버에 열풍을 공급하는 열풍기; 및
    상기 제2챔버로부터 배출되는 슬래그와 철광석분말의 혼합물이 담겨지고 철광석분말이 추가로 공급되는 제3챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 연원료 재활용장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1챔버, 상기 제2챔버 및 상기 제3챔버에는 슬래그와 철광석분말을 혼합하는 산소랜스가 설치되는 것을 특징으로 하는 연원료 재활용장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2챔버에는 열풍기에서 공급되는 열풍이 통과될 수 있도록 흡기구 및 토출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 연원료 재활용장치.
  6. (a) 고로에서 배출되는 용선이 흐르는 대탕도에서 슬래그를 분리하여 분기유로를 통해 공급하는 단계;
    (b) 상기 분기유로를 통해 공급되는 슬래그를 제1챔버에서 철광석분말과 혼합하는 단계;
    (c) 상기 제1챔버에서 배출되는 슬래그와 철광석분말의 혼합물을 제2챔버에 담고 철광석분말을 추가로 혼합하며 가열하는 단계;
    (d) 상기 제2챔버에서 배출되는 슬래그와 철광석분말의 혼합물을 제3챔버에 담고 철광석분말을 추가로 혼합하는 단계; 및
    (e) 상기 제3챔버로부터 배출되는 슬래그와 철광석분말의 혼합물을 펠릿광으로 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연원료 재활방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 열풍기에서 공급되는 열풍이 상기 제2챔버를 통과하면서 슬래그와 철광석분말의 혼합물을 가열하는 것을 특징으로 하는 연원료 재활용방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 (b) 단계, 상기 (c) 단계 및 상기 (d) 단계는, 슬래그와 철광석분말의 혼합물 내부로 산소를 공급하여 슬래그와 철광석분말을 혼합시키는 것을 특징으로 하는 연원료 재활용방법.
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