KR101373112B1

KR101373112B1 - 원료의 장입장치

Info

Publication number: KR101373112B1
Application number: KR1020120130915A
Authority: KR
Inventors: 손상한; 정해권; 조병국; 황병운; 양영철; 이종남
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2014-03-11

Abstract

본 발명은 원료의 장입장치에 관한 것으로서, 원료를 공급하는 원료공급부와, 복수의 롤이 나란하게 배치되어 상기 원료의 이송 경로를 형성하여 상기 원료공급부로부터 공급되는 원료를 저장기로 이송하는 장입 슈트를 포함하는 원료의 장입장치로서, 상기 복수의 롤은 적어도 일부는 하전되고, 적어도 일부는 자성을 띠는 전극-자성롤을 포함하며, 상기 전극-자성롤은 회전하지 않는 고정롤과, 상기 고정롤의 외부를 감싸며 상기 고정롤의 외주면을 따라 회전하는 회전롤 및 상기 고정롤의 적어도 일부에 배치되는 전극판 및 자성체를 포함하고, 원료 중 미분 원료, 예컨대 하전된 원료(분코크스) 및 착자성 원료를 효과적으로 선별하여 편석 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

원료의 장입장치{Charging apparatus for raw material}

본 발명은 원료의 장입장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원료 중 미분 원료, 예컨대 하전된 원료(분코크스) 및 착자성 원료를 효과적으로 선별하여 편석 효율을 향상시킬 수 있는 원료의 장입장치에 관한 것이다.

일반적으로 소결공장에서는 소결원료를 장입장치를 이용하여 소결기의 소결대차로 장입하여 소결광을 제조하고 있다. 도 1에는 일반적인 소결원료 장입장치가 도시되어 있다. 장입장치는 주원료인 자철광(Fe₃O₄),적철광(Fe₂O₃) 등의 미분 철광석과, 부원료인 석회석과 사문암, 규사 및 생석회 등 및 원료인 분코크스를 배합한 소결원료(1)가 저장된 소결원료호퍼(2)와 이 소결원료를 그 회전에 의해 소결원료호퍼의 호퍼게이트(4)를 거쳐 하부로 공급하는 드럼 피더(3)로 구성되는 원료공급부와, 공급되는 소결원료를 소결대차(8)에 먼저 깔려 있는 바닥광의 위로 장입하는 장입슈트(9)로 구성되어 있다. 장입슈트(9)는 경사판으로 이루어져 소결대차(8)의 상부에는 작은 입자, 하부에는 큰 입자가 장입(수직편석조장)되도록 소결원료를 분급하는 역할을 한다. 소결대차(8)에 소결원료(1)가 장입되면 소결원료의 표면을 표면고름판(6)으로 고르게 하여 점화로(7)에서 점화하고 흡인블로어(미도시)에 의한 풍상에서 하부로 흡인되는 공기에 의하여 소결원료 내에 포함되어 있는 코크스의 연소에 의해 소결반응을 진행시켜 소결광을 제조한다.

이러한 소결조업에 있어서는, 소결대차에서의 원료의 장입상태를 하부에는 큰 입자, 상부에는 작은 입자가 위치하도록(수직편석조장)하여 연료인 코크스가 상부에 많도록 인위적으로 조장하는 것이 필요하다. 수직편석이 효과적으로 조장되면, 소결기 상-하 방향의 열량 불균형 현상이 억제되는 한편, 소결기 내 원료층에 유입되는 공기의 저항(통기저항)을 낮추어 소결광 생산성이 향상된다. 이때, 가능하면 소결기 폭 방향으로도 원료의 장입밀도를 계속하여 고르게 유지되도록 하는 것이 최상인 것은 주지의 사실이다.

그러나 소결 원료층의 상층부는 중.하층부에 비해 층내 온도가 낮고 고온으로 유지되는 시간이 짧아 상층부의 소결광은 용융 결합이 약하기 때문에 소결광의 강도가 낮고, 득률이 저하되는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하고자 소결 배합 원료의 편석 장입 및 분코크스 또는 미분광을 원료층의 최상층으로 유도하기 위한 다양한 장입 장치 및 방법에 제안되어 있다.

예컨대 일본 공개특허공보 특개2000-160261호에서는 배합원료가 이송되는 경사슈트 후방에 보조 경사슈트를 설치하여 분코크스를 소결 베드층 상부에 독립적으로 불출함으로써 편석 효율을 높이는 방식을 제안하였다. 이 방안은 편석 효율을 증가시키기 위한 추가 장치를 설치해야 하는 부담이 있다.

이와 유사하게 국내 공개특허공보 2004-17540호에서는 3㎜ 이하의 입도를 갖는 분코크스를 소결 배합 원료 장입과 독립적으로 대차 내에 장입하기 위하여 경사슈트 후면에 분코크스 수송용 피더를 설치하여 소결 원료 표층부에 분코크스를 첨가하는 방식을 채택함으로써 소결광의 결합 강도와 회수율을 향상시키고자 하였다. 또한, 국내 공개특허공보 2002-7085호에서는 장입 장치의 중, 하단 사이에 열원 첨가용 스크류 피더를 장착하여 양방향 스크류 피더로부터 공급되는 분코크스를 스크류 피더 하부의 진동 바이브레이터를 이용하여 대차로 장입하는 방식을 제안하였다.

또한, 국내 공개특허공보 2000-41274호에서는 배합 원료층의 두께 방향으로 배합 원료 내 존재하는 코크스의 장입 분포를 조절하기 위하여 드럼 피더에 일정 간격을 가지며 하방으로 배열되는 체인을 설치하여, 배합 원료의 장입 분포 조절하는 방식을 채택하여, 대차 내 원료층의 최상층에서 코크스의 비율을 최하층 대비 0.5%이상 분포시키는 방법을 제시하고 있다. 그러나 배합 원료가 경사슈트로부터 낙하할 때, 배합 원료나 분코크스(특히 미립 코크스)가 체인에 부딪혀 소결 대차 상층으로 유도되기 때문에 장시간 사용할 경우 체인에 부착되는 부착광에 의하여 분코크스의 분리 효율을 유지하기 힘들다.

그리고 국내 공개특허공보 2002-46070호에서는 분코크스와 미립원료를 원료층 최상단에 편석 장입하기 위하여 공기분사수단을 사용하여 입도가 미세한 원료 및 분코크스를 분급시켜 분리하여 원료층 상부에 장입하기 위하여, 경사슈트 후방에 제2슬로핑 슈트 설치하고 하부에 분급 원료량 검지계기 설치하여 공기분사노즐로부터 토출된 공기에 의해 세립 입자들은 제2 슬로핑 슈트로 이동하여 원료층 상부에 장입되는 방식을 채택하고 있다. 하지만, 비산 먼지가 많은 소결공장 특성상 공기 주입에 의한 원료의 분급은 조업 환경 악화 및 주변 장치의 수명에 악영향을 미치게 된다. 이와 유사한 방법은 일본 공개특허공보 1995-034142호에도 제시되어 있다. 이외에도 원료를 편석 장입하기 위한 다양한 기술들이 선행기술문헌에 제시되어 있다.

이와 같은 장입 장치 및 방법들은 분코크스 및 미립원료(미분광)를 소결 원료를 소결 대차 내 원료층 상부에 편석 유도하는 방식으로, 경사 슈트 전체 또는 일부에 공기 주입 또는 진동을 통하여 원료흐름의 방향을 바꾸는 방식을 채택하여 소결 공장 내 환경을 악화시키거나, 별도로 부가 장치 설치해야 하므로 설비 비용이 증가하게 되며, 그 유지 보수도 어려운 문제점이 있다.

JP 2003-112449 A JP 2003-49229 A

JP

2002-130957

A

JP

2001-335849

A

본 발명은 분코크스 및 미분광을 원료층의 최상단에 장입함으로써 장입된 원료의 편석도를 향상시키고 상부 열량 부족 현상 저감과 통기성을 향상시킬 수 있는 원료의 장입장치를 제공한다.

본 발명은 원료의 흐름에 영향을 미치지 않으면서 분코크스 및 미분광의 편석을 유도할 수 있는 원료의 장입장치를 제공한다.

본 발명은 소결광의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 원료의 장입장치를 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 원료의 장입장치는, 원료를 공급하는 원료공급부와, 복수의 롤이 나란하게 배치되어 상기 원료의 이송 경로를 형성하여 상기 원료공급부로부터 공급되는 원료를 저장기로 이송하는 장입 슈트를 포함하는 원료의 장입장치로서, 상기 복수의 롤은 적어도 일부는 하전되고, 적어도 일부는 자성을 띠는 전극-자성롤을 포함하며, 상기 전극-자성롤은 회전하지 않는 고정롤과, 상기 고정롤의 외부를 감싸며 상기 고정롤의 외주면을 따라 회전하는 회전롤 및 상기 고정롤의 적어도 일부에 배치되는 전극판 및 자성체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 자성체는 상기 원료가 이송되는 이송 경로에 대응하는 부분에 구비될 수도 있다.

상기 자성체는 상기 원료의 진행방향에 위치하는 인접한 자성롤에 편중되도록 배치될 수도 있다. 상기 자성체는 상기 고정롤의 중심을 기준으로 110° 내지 150° 영역에 형성될 수도 있다.

상기 원료공급부는 상기 원료를 하전시키는 하전장치를 포함하고, 상기 전극-자성롤은 상기 원료공급부에 인접한 이송 경로 상에 상기 원료와 동일한 극성을 갖는 하전영역을 형성하고, 상기 이송 경로의 하부에는 상기 원료와 반대의 극성을 갖는 하전영역을 형성하는 복수의 1차 전극-자성롤과, 상기 저장기에 인접한 이송 경로 상에 상기 원료와 동일한 극성을 갖는 하전영역과 반대의 극성을 갖는 하전영역을 형성하는 복수의 2차 전극-자성롤을 포함할 수도 있다.

상기 고정롤에는 서로 다른 극성을 갖는 전극판이 서로 이격되어 배치될 수도 있다.

상기 전극판을 상기 자성체와 적어도 일부 중첩되도록 구비될 수도 있다.

상기 2차 전극-자성롤은 상기 원료가 이송되는 방향에 상기 원료와 반대의 극성을 갖는 하전영역이 형성될 수도 있다.

상기 고정롤은 전자기적 절연체를 포함할 수도 있다.

상기 고정롤, 전극판 및 자성체 사이 중 적어도 어느 한 군데에는 전자기적 절연체가 구비될 수도 있다.

상기 복수의 전극-자성롤은 5 내지 8㎜ 이격되어 배치될 수도 있다.

상기 전극-자성롤의 하부에는 스크래퍼가 배치될 수도 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 원료의 장입장치는, 원료의 흐름에 영향을 미치지 않으면서 저장기에 장입되는 원료의 편석 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 복수의 롤로 이루어지는 장입 슈트에서 롤의 일부에 전극과 자성체를 형성하여 원료 중에 함유된 분코크스는 전기적 인력 및 척력을 이용하여, 미분광은 자력을 이용하여 롤 사이에 형성되는 공간을 통해 저장기에 장입함으로써 원료의 흐름을 방해하지 않고 편석 효율을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 이동하는 소결 대차 내에 장입되는 원료의 편석도를 향상시킬 수 있다. 또한, 원료의 편석도가 향상됨으로써 원료층 내의 통기성을 향상시킬 수 있고, 원료층 상부에서의 열량 부족 현상을 보완하여 제조되는 소결광의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

그리고 롤은 고정롤과 회전롤이 분리되도록 구성되므로, 이들 중 어느 한 가지가 손상되는 경우 손상 부위만 축출하여 보수할 수 있으므로 유지보수가 용이하다. 또한, 전극 및 자성체가 고정롤에 연결되기 때문에 전극 또는 자성체에 전원을 인가하기 위한 배선이 롤의 회전에 의해 롤과 배선 간의 연결 부위가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 일반적인 소결 원료 장입장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입장치의 원료 공급부를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 원료장입장치의 장입 슈트를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 전극-자성롤의 구조를 보여주는 도면.
도 6 및 도 7은 전극 및 자성체의 배치를 설명하기 위한 도면.
도 8은 장입 슈트를 따라 이송되는 원료의 이송 상태를 보여주는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

본 발명은 다양한 밀도 및 크기의 입자를 포함하는 원료를 이동하는 저장기에 장입하는 장입장치에 관한 것으로서, 원료를 저장기 내에서 입자의 밀도별 및 크기별로 분리하여 장입시키는데 적용될 수 있다. 이와 같이 저장기 내에 장입된 원료는 원료 입자 간에 공간을 형성하여 통기성을 향상시킬 수 있다. 이하에서는 제선공정에서 사용되는 소결광을 제조하는데 사용되는 소결 배합 원료를 이동하는 소결 대차에 장입하는 소결 원료의 장입장치 및 그 장입방법을 예로 들어 설명한다.

도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입장치의 원료 공급부를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 원료장입장치의 장입 슈트를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 전극-자성롤의 구조를 보여주는 도면이며, 도 6 및 도 7은 전극 및 자성체의 배치를 설명하기 위한 도면이다.

원료 장입장치는 원료 호퍼(20)와 드럼피더(30)를 포함하는 원료공급부와, 장입슈트(100)를 포함한다.

원료 호퍼(20)는 미분 철광석, 부원료 및 미분 코크스 등의 배합 원료(10)를 호퍼게이트(40)를 거쳐 드럼피더(30)로 공급하고, 드럼피더(30)는 회전하면서 내부에 공급된 원료(10)를 혼합하여 장입 슈트(100)로 공급한다.

도 3을 참조하면, 원료 호퍼(20)와 드럼피더(30) 및 호퍼게이트(40) 중 적어도 어느 하나에는 전극판(20a, 30a, 40a)이 설치되어 장입 슈트(100)로 공급되는 원료(10)를 하전시킨다. 예컨대 전극판(20a, 30a, 40b)은 음극 또는 양극일 수 있고, 모두 동일한 종류의 전극으로 형성하는 것이 좋으며, 이에 원료(10) 중 분코크스는 전극판(20a, 30a, 40a)에 의해 음 또는 양으로 하전된다. 이에 분코크스는 하전된 상태로 장입 슈트(100)로 공급된다.

장입 슈트(100)는 경사면을 형성하여 배합 원료(10)를 저장하는 저장기, 즉 소결대차(400)의 상부에는 작은 입자, 하부에는 큰 입자가 장입(수직편석조장)되도록 원료(10)를 분급하는 역할을 한다. 소결대차(400)에 원료가 장입되면 원료의 표면을 표면고름판(200)으로 고르게 하여 점화로(300)에서 점화하고 흡인블로어(미도시)에 의한 풍상에서 하부로 흡인되는 공기에 의하여 원료(10) 내에 포함되어 있는 코크스의 연소에 의해 소결반응을 진행시켜 소결광을 제조한다.

도 4를 참조하면, 장입 슈트(100)는 복수의 롤러(110a, 110b)를 나란하게 이격 배치하여 형성될 수 있다. 장입 슈트(100)는 면적을 갖는 직선형 또는 곡선형의 이송 경로를 가지며, 그 이송 경로를 통해 배합 원료(10)를 소결대차(400)에 장입한다.

장입 슈트(100)는 적어도 롤(110a, 110b)의 일부를 하전시키는 전극판(116a, 116b, 116c, 116d)과, 적어도 롤(110a, 110b)의 일부에 자성을 부여하는 자성체(118)를 구비하는 전극-자성롤(110a, 110b)을 포함한다.

장입 슈트(100)는 원료(10)가 공급되는 드럼 피더(30) 측, 즉 상부측에는 복수의 1차 전극-자성롤(110a)이 배치되고, 원료(10)가 장입되는 소결대차(400) 측, 즉 하부측에는 복수의 2차 전극-자성롤(110b)이 배치된다. 그리고 전극-자성롤(110a, 110b)의 하부에는 전극-자성롤(110a, 110b) 표면에 부착되어 잔류하는 분코크스 및 미분 소결광을 제거하여 소결대차(400)로 장입하기 위한 스크래퍼(120)가 구비될 수 있다. 스크래퍼(120)는 판(plate) 형태로 형성되어 전극-자성롤(110a, 110b)의 길이방향을 따라 형성되며, 그 단부가 전극-자성롤(110a, 110b)의 외주면에 접촉되도록 구비될 수 있다. 이때, 1차 전극-자성롤(110a)은 드럼 피더(30)를 통해 공급되는 원료(10) 중 하전된 분코크스를 다시 하전시키는 역할을 하므로 1차 전극-자성롤(110a)에서 하전된 원료가 2차 전극-자성롤(110b)에서 분리될 수 있도록 1차 전극-자성롤(110a) 하부에는 스크래퍼(120)를 형성하지 않을 수도 있다.

전극-자성롤(110a, 110b)은 고정된 상태로 설치되는 고정롤(112)과, 중공의 원통형으로 형성되어 고정롤(112)의 외주면을 둘러싸도록 배치되며, 고정롤(112)의 외주면을 따라 회전하는 회전롤(114) 및 고정롤(112)과 회전롤(114) 사이에 배치되는 전극판(116a, 116b) 및 자성체(118)를 포함한다. 이때, 고정롤(112)과 회전롤(114)은 고정롤(112)의 외주면과 회전롤(114)의 내주면을 이격시킨 상태로 베어링 등의 연결수단(113)을 통해 연결되어, 회전롤(114)이 고정롤(112)과 상호 마찰하지 않는 상태에 회전할 수 있도록 한다. 전극-자성롤(110a, 110b)은 동일한 극성을 갖는 물질 간에 발생하는 척력(斥力, 서로 밀어내는 힘)과, 반대의 극성을 갖는 물질 간에 발생하는 인력(引力, 서로 당기는 힘)을 이용하여 하전된 분코크스와 착자성 물질인 미분 소결광을 전극-자성롤(110a, 110b) 사이의 공간으로 스크린하는 역할을 한다.

도 4를 참조하면, 전극-자성롤(110a, 110b)은 고정된 상태로 설치되는 고정롤(112)과, 중공의 원통형으로 형성되어 고정롤(112)의 외주면을 둘러싸도록 배치되며, 고정롤(112)의 외주면을 따라 회전하는 회전롤(114) 및 고정롤(112)과 회전롤(114) 사이에 배치되는 전극판(116a, 116b, 116c, 116d) 및 자성체(118)를 포함한다. 이때, 고정롤(112)은 전극판(116a, 116b, 116c, 116d)과 자성체(118)를 제외한 부분을 의미한다. 고정롤(112)과 회전롤(114)은 고정롤(112)의 외주면과 회전롤(114)의 내주면을 이격시킨 상태로 베어링 등의 연결수단(113)을 통해 연결되어, 회전롤(114)이 고정롤(112)과 상호 마찰하지 않는 상태에 회전할 수 있도록 한다.

이와 같은 구조를 통해 전극-자성롤(110a, 110b)의 외주면에는 자성영역(M) 및 비자성영역(N)과, 양전하영역(X), 음전하영역(Y) 및 비전하영역(Z)이 형성된다. 이때, 자성영역(M) 및 비자성영역(N)과, 양전하영역(X), 음전하영역(Y) 및 비전하영역(Z)은 전극-자성롤(110a, 110b)의 길이방향을 따라 형성된다.

고정롤(112)에 구비되는 전극판(116a, 116b, 116c, 116d)과 자성체(118)의 구조를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 자성체(118)는 고정롤(112)의 길이방향을 따라 고정롤(112)의 일부를 형성하도록 배치된다. 예컨대 자성체(118)는 도 5에 도시된 바와 같이 고정롤(112)의 외주면 일부를 형성하도록 형성될 수도 있고, 고정롤(112)의 중심으로부터 외주면까지 형성하도록 파이 형태로 형성될 수도 있다. 자성체(118)는 회전하지 않는 고정롤(112)에 형성되기 때문에 전극-자성롤(110a, 110b)에는 자성영역(M)과 비자성영역(N)이 고정 형성되게 된다. 이때, 자성체(118)는 영구자석, 전자석 등과 같은 자성을 갖는 다양한 자성체가 사용될 수 있다. 이와 같이 자성체(118)에 의해 자성영역(M)과 비자성영역(N)이 형성되기 위해서는 고정롤(112)은 비자성체로 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 전극-자성롤(110a, 110b)을 이용하여 원료(10)에 함유된 자철광(Fe₃O₄),적철광(Fe₂O₃) 등과 같은 착자성 원료를 소결대차(400)의 원료층 상부로 장입하기 위해서는 자성체(118)를 고정롤(112)의 적절한 위치에 배치하는 것이 중요하다.

자성체(118)는 장입 슈트(100)의 이송 경로를 따라 이송되는 배합 원료(10로부터 착자성 원료의 부착을 용이하게 하고, 인접한 전극-자성롤(110a, 110b) 간에 상호 간섭하지 않는 위치에 배치되는 것이 좋다. 따라서 자성체(118)는 고정롤(112)에서 이송 경로에 대응하는 위치에 배치되고, 이송 경로 상에 비자성영역(N)이 형성되도록 인접한 전극-자성롤(110a, 110b)에 배치되는 자성체(118)와 중첩되지 않도록 형성되는 것이 좋다.

한편, 전극판(116a, 116b, 116c, 116d)은 각각 양극(+)과 음극(-)일 수 있으며, 하나의 전극-자성롤(110a, 110b)에 서로 다른 전하로 하전된 영역이 공존한다. 이때, 고정롤(112)은 전기적 절연체로 형성될 수 있으며, 두 개의 전극판(116a과 116b 또는 116c과 116d)은 서로 이격되어 각각 고정롤(112)의 길이 방향을 따라 형성된다. 전극판(116a, 116b, 116c, 116d)은 고정롤(112)의 표면에 부착되어 형성될 수도 있고, 고정롤(112)에 소정 깊이의 홈을 형성하고 홈 내에 삽입되도록 형성될 수도 있다. 이때, 자성체(118)가 형성된 영역에서는 전극판(116a, 116b, 116c, 116d)이 자성체(118) 상부, 다시 말해서 외측에 구비될 수 있다. 자성체(118)에 비해 전극판(116a, 116b, 116c, 116d)이 형성되는 영역이 넓게 분포하고 있기 때문에 이송 경로를 따라 이송되는 원료(10) 중 하전된 원료입자에 일정한 인력 및 척력을 인가하기 위해서는 형성되는 면적이 넓은 전극판(116a, 116b, 116c, 116d)이 고정롤(112)의 외측에 형성되는 것이 좋다. 그러나 자성체(118)와 전극판(116a, 116b, 116c, 116d)의 배치구조는 이에 한정되지 않으며, 자성체(118)가 전극판(116a, 116b, 116c, 116d)의 적어도 일부보다 외측에 구비될 수도 있음은 물론이다. 또한, 전극판(116a, 116b, 116c, 116d)은 자성체(118) 상부에 일부 중첩되도록 형성되거나, 또는 회전롤(112)의 외주면에 직접 접촉되도록 형성될 수 있다. 따라서 자성체(118)와 전극판(116a, 116b, 116c, 116d) 사이, 고정롤(112)과 자성체(118) 및 전극판(116a, 116b, 116c, 116d) 사이에는 전기적으로 절연체이면서 비자성체인 전자기적 절연체를 개재함으로써 전극판(116a, 116b, 116c, 116d)과 자성체(118) 간에 발생할 수 있는 영향을 억제 혹은 방지할 수 있다.

여기에서 전극-자성롤(110a, 110b)에 구비되는 전극판(116a, 116b, 116c, 116d)이 판형태로 형성되는 것으로 설명하고 있으나, 그 형태는 이에 한정되지 않는다.

이와 같은 구성을 통해 전극-자성롤(110a, 110b)에는 고정롤(112)에서 양극이 배치된 영역에는 양의 전하로 하전된 양전하영역(X)이, 음극이 배치된 영역에는 음의 전하로 하전된 음전하영역(Y)이 형성되고, 전극판(116a, 116b, 116c, 116d)이 형성되지 않은 양전하영역(X)과 음전하영역(Y) 사이에는 양이나 음의 전하를 띠지 않는 비전하영역(Z)이 형성될 수 있다. 그리고 자성체(118)가 배치된 영역에는 자성영역(M)이 자성체(118)가 구비되지 않은 영역에는 비자성영역(N)이 형성될 수 있다. 이때, 전하, 비전하영역(X, Y, Z)과 자성, 비자성영역(M,N)은 일부 중첩되어 형성될 수도 있으며, 각각의 영역(X, Y, X, M, N)은 전극-자성롤(110a, 110b)의 길이방향을 따라 형성된다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 X 영역은 양전하영역이라하고, Y영역은 음전하영역이라 한다.

이와 같이 구성된 전극-자성롤(110a, 110b)을 이용하여 원료(10)에 함유된 분코크스 및 미분 소결광을 소결대차(400)의 원료층 상부로 장입하기 위해서는 전극판(116a, 116b, 116c, 116d)을 고정롤(112)의 적절한 위치에 배치하는 것이 중요하다. 착자성 원료인 미분 소결광의 경우에는 장입 슈트(100)를 따라 이송되는 과정에서 자성체(118)가 구비된 영역에서는 회전롤(114) 표면에 부착되고, 회전롤(114) 표면에 부착된 미분 소결광은 회전롤(114)의 회전과 함께 이동하여 자성체(118)가 구비되지 않은 영역에서 회전롤(114)의 표면으로부터 떨어져 나간다. 그러나 분코크스의 경우에는 장입 슈트(100)에 하전된 상태로 공급되어 반대 극성으로 하전된 전극판이 구비되는 영역에서 회전롤(114)의 표면에 부착되었다가 회전롤(114)의 회전과함께 이동하여 동일한 극성으로 하전된 전극판이 구비되는 영역에서는 회전롤(114)의 표면으로부터 분리된다. 그러나 원료(10)를 공급하는 원료 호퍼(20), 드럼피더(30) 등에서는 다량의 원료(10)를 하전시키기 때문에 원료(10) 중 분코크스가 원활하게 하전되지 않을 수 있다. 따라서 장입슈트(100)의 일부는 분코크스의 하전을 보완할 수 있도록 전극-자성롤(110a, 1차 전극-자성롤이라 함)을 형성하고, 나머지는 하전된 분코크스를 필터링할 수 있도록 전극-자성롤(110b, 2차 전극-자성롤이라 함)을 형성할 필요가 있다.

자성체(118)는 1차 전극-자성롤(110a)과 2차 전극-자성롤(110b)에 동일한 형태로 형성될 수 있다. 인접한 전극-자성롤(110a, 110b)과 간섭이 발생하지 않도록 인접한 전극-자성롤(110a, 110b) 사이에 비자성영역(Y)이 형성되도록 배치된다. 인접한 전극-자성롤(110a, 110b)의 중심을 서로 연결하여 가상의 사선을 그린다. 자성체(118)는 이렇게 형성된 가상의 사선 상에 배치된다. 이때, 자성체(118)는 인접한 전극-자성롤(110a, 110b) 간에 비자성영역(N)이 형성되도록 소정의 각도(θ1), 예컨대 110° 내지 150°의 각도를 갖도록 형성된다. 자성체(118)는 상부측 전극-자성롤(110a, 110b)에 비해 하부측 전극-자성롤(110a, 110b) 측으로 편중되도록 형성되는 것이 좋다. 즉, 원료(10) 중 착자성 원료는 자성영역(M)에서 회전롤(114)의 외주면에 부착되었다가 회전롤(114)이 회전함에 따라 비자성영역(N)에서 분리되어 소결대차(400)에 장입되는데, 이때 소결대차(400)가 배치되는 하부측 전극-자성롤(110b), 즉 2차 전극-자성롤(110b)에서도 착자성 원료의 필터링을 원활하게 하기 위함이다. 이에 인접한 전극-자성롤(110ba, 110bb) 간의 간섭 없이 착자성 원료의 편석 효율을 향상시킬 수 있다.

이와 같은 구성을 통해 전극-자성롤(110a, 110b)은 장입 슈트(100)를 따라 이송되는 원료(10)로부터 착자성 원료를 선별하는 스크린 역할을 하게 된다. 즉, 장입 슈트(100)의 이송 경로에는 전극-자성롤(110a, 110b)이 이격 배치되어 자성영역(M)과 비자성영역(N)이 교대로 반복해서 형성되는데, 전극-자성롤(110a, 110b)은 상술한 바와 같이 외주면에 착자성 원료를 부착 및 분리하면서 전극-자성롤(110a, 110b)의 회전롤(114)의 외주면에 부착된 착자성 원료가 인접한 전극-자성롤(110a, 110b)의 외주면에 접촉되지 않도록 전극-자성롤(110a, 110b) 간의 간격(t)을 설정할 수 있다. 통상 장입슈트를 형성하는 일반롤 간이 간격이 3 내지 5㎜ 정도인데, 전극-자성롤(110a, 110b) 간의 간격(t)은 일반롤 간 간격보다 약간 큰 5 내지 8㎜ 정도로 설정하여 전극-자성롤(110a, 110b)의 외주면에 부착된 착자성 원료의 이동을 원활하게 할 수 있다. 이때, 전극-자성롤(110a, 110b) 간격(t)이 제시된 범위보다 작은 경우에는 전극-자성롤(110a, 110b)의 외주면에 부착된 착자성 원료가 전극-자성롤(110a, 110b) 사이 공간으로 이동하기 어렵고, 제시된 범위보다 큰 경우에는 착자성 원료 이외에 더 큰 입도를 갖는 원료가 전극-자성롤(110a, 110b) 사이로 빠져나와 소결대차(400) 내의 원료층 상부에 장입되어 편석 효율이 저하되는 문제점이 있다.

여기에서는 전극-자성롤(110a, 110b)이 직선 형태의 이송 경로를 형성하도록 배치된 경우에 대해서 설명하지만, 전극-자성롤(110a, 110b)이 곡선 형태의 이송 경로를 형성하도록 배치된 경우에는 전극-자성롤(110a, 110b) 간의 간격, 자성체(118)의 형성 범위 등은 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.

전극판(116a, 116b, 116c, 116d)은 고정롤(112)의 1차 전극-자성롤(110a)에서 배합 원료가 이송되는 상부 측에는 원료공급부에서 하전된 분코크스와 동일한 극성을 갖는 제1전극판(116a)이 형성되고, 하부 측에는 분코크스와 반대의 극성을 갖는 제2전극판(116b)이 형성될 수 있다.

제1전극판(116a)은 원료공급부에서 공급되는 분코크스 중 하전된 분코크스의 하전을 증가시키는 동시에 하전되지 않은 분코크스를 하전시키는 역할을 한다. 제1전극판(116a)은 복수의 1차 전극-자성롤(110a)의 중심을 연결하여 형성되는 가상의 선(S, 이송 경로와 평행하게 형성될 수 있음)을 기준으로 가상의 선(S) 상부측에 형성될 수 있으며, 인접한 다른 전극판과의 상호 간섭이 발생하지 않는 범위에서 형성될 수 있다. 예컨대 제1전극판(116a)은 고정롤(112)의 중심으로부터 110 내지 150° 정도의 범위(θ2) 내에 형성될 수도 있다.

제2전극판(116b)은 제1전극판(116a)에 의해 하전된 분코크스를 인력에 의해 1차 전극-자성롤(110a)의 표면에 부착시켜 1차 전극-자성롤(110a) 사이의 공간으로 배출시킴으로써 소결대차(400)의 원료층 상부에 장입시키는 역할을 한다. 이때, 1차 전극-자성롤(110a)에 부착된 분코크스는 1차 전극-자성롤(110a)이 회전함에 따라 하부에 구비되는 스크래퍼(120)에 접촉되어 제거되거나, 전극판이 형성되지 않은 비전하영역(Z) 또는 하전된 양전하영역(X)에서 작용하는 척력에 의해 1차 전극-자성롤(110a)의 표면으로부터 제거될 수 있다. 제2전극판(116b)은 상기 가상의 선을 기준으로 제1전극판(116a)과 소정 거리 이격되어 가상의 선 하부측에 형성될 수 있다. 도 6에서는 제2전극판(116b)이 제1전극판(116a)보다 짧은 길이를 갖도록 형성된 것으로 나타나 있지만, 인접한 전극판과의 상호 간섭이 발생하지 않는 경우에는 동일하거나 더 길게 형성될 수도 있다.

2차 전극-자성롤(110b)은 1차 전극-자성롤(110a) 사이로 배출되지 않고 1차 전극-자성롤(110a)에 의해 형성되는 이송경로를 따라 이송되는 분코크스를 전기적 인력을 이용하여 2차 전극-자성롤(110b) 사이로 배출시키는 스크린 역할을 한다. 이에 2차 전극-자성롤(110b)에 의해 형성되는 이송 경로에는 제3전극판(116c)과 제4전극판(116d)이 공존한다. 2차 전극-자성롤(110b)은 배합 원료의 이송방향에 대해서 반대방향 측에는 하전된 분코크스를 하전시킬 수 있도록 분코크스와 동일한 극성을 갖는 제3전극판(116c)이 구비되고, 배합 원료의 이송방향 측에는 2차 전극-자성롤(110b)의 표면에 부착된 분코크스를 분리하기 위해 하전된 분코크스와 반대의 극성을 갖는 제4전극판(116d)이 구비될 수 있다.

도 7을 참조하면, 제3전극판(116c)과 제4전극판(116d)은 소정 거리 이격되어 배치되며, 인접한 전극-자성롤(110a, 110b)에 형성된 전극판과 간섭이 일어나지 않도록 배치되는 것이 좋다. 이는 전극-자성롤의 직경, 이격 거리 등 다양한 장입 슈트의 설치 조건에 따라 변경될 수 있다. 2차 전극-자성롤(110b)에서 제3전극판(116c)에 의해 형성되는 양전하영역(X)은 1차 전극-자성롤(110a)을 따라 이송되는 배합 원료 중 분코크스를 하전시키는 역할을 하고, 제4전극판(116d)에 의해 형성되는 음전하영역(Y)은 하전된 분코크스를 인력을 이용하여 2차 전극-자성롤(110b)의 표면, 즉 회전롤(114)의 표면에 부착시키는 역할을 한다. 앞서 설명한 바와 같이 서로 다른 극성을 갖는 물질 간에는 서로 당기는 힘인 인력이 작용하게 되므로, 하전된 분코크스와 반대의 극성으로 하전된 음전하영역(Y)에서는 분코크스를 회전롤(114)의 표면 부착시키게 되고, 회전롤(114)의 표면에 부착된 분코크스는 회전롤(114)이 회전함에 따라 2차 전극-자성롤(110b) 사이 공간을 통해 이송 경로의 하부측으로 이동하게 된다. 이렇게 이송 경로 하부 측으로 이동한 분코크스는 2차 전극-자성롤(110b) 하부에 구비되는 스크래퍼(120)에 의해 회전롤(114) 표면으로부터 제거되어 소결 대차(400)의 원료층 상부로 장입되게 된다.

이와 같은 구성을 통해 전극-자성롤(110a, 110b)은 장입 슈트(100)를 따라 이송되는 배합 원료(10)로부터 분코크스 및 미분 소결광을 선별하는 스크린 역할을 하게 된다. 즉, 장입 슈트(100)를 전극판 및 자성체가 형성된 전극-자성롤으로 형성함으로써 원료공급부로부터 공급되는 배합 원료로부터 분코크스가 하전되어 이송되도록 하고, 이송되는 과정에서 전기적 인력 및 척력, 자력을 이용하여 분코크스를 소결대차(400)의 원료층 상부에 장입시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 형태에 따른 원료 장입 방법에 대해서 설명한다.

도 8은 장입 슈트를 따라 이송되는 원료의 이송 상태를 보여주는 도면이다.

도 8을 참조하면, 마련된 분코코스, 소결광 등이 배합된 원료(10)를 드럼 피더(30)를 통해 장입 슈트(100)에 공급되면, 배합 원료(10)는 장입 슈트(100)에 형성되는 이송 경로를 따라 이동하여 소결대차(400)에 장입된다. 이때, 장입 슈트(100)에 공급된 원료(10) 중 분코크스는 원료 호퍼(20), 드럼 피더(03) 및 호퍼 게이트(40)에 형성되는 전극판(20a, 30a, 40a)에 의해 음극 또는 양극으로 하전된다.

장입 슈트(100)로 공급된 원료(10)는 이송 경로 상에서 사면분급되어 입도가 작은 원료, 예컨대 분코크스 및 미분 소결광 등은 이송 경로 상부에 위치하고 그 상부로 갈수록 입도가 큰 원료, 예컨대 부원료 등이 위치하여 이송된다. 그리고 배합 원료(10) 중 분코크스는 1차 전극-자성롤(110a)에 의해 형성되는 이송 경로(장입 슈트의 상부측)를 따라 이송되면서 원료공급부에서 하전된 분코크스는 하전량이 증가하고, 원료공급부에서 하전되지 않은 분코크스는 원료공급부에서 하전된 분코크스와 동일한 극성으로 하전된다.

한편, 원료(10) 중 착자성 원료인 미분 소결광은 전극-자성롤(110a, 110b)에 의해 형성되는 이송 경로를 따라 이송하면서, 자성체(118)가 구비된 이송 경로 상에서 회전롤(114)의 표면에 부착된다. 이후 미분 소결광은 회전롤(114)이 회전함에 따라 회전롤(114)에 부착된 상태로 이송 경로 하부측으로 이동하여 자성체(118)가 형성되지 않은 영역, 즉 비자성영역(N)에 도달하면 회전롤(114)의 표면으로부터 분리되어 소결대차(400)의 원료층 상부에 장입된다.

이후, 원료(10)가 2차 전극-자성롤(110b)에 의해 형성되는 이송 경로(장입 슈트의 하부측)를 따라 이송되면서, 원료공급부 및 1차 전극-자성롤(110a)에 의해 하전된 분코크스는 전기적 척력에 의해 2차 전극-자성롤(110b) 사이의 공간으로 배출되어 소결대차(400)의 원료층 상부에 장입된다. 원료공급부에서 하전된 분코크스는 분코크스와 동일한 극성으로 하전된 영역과, 반대 극성으로 하전된 영역을 통과하면서 전극-자성롤(110a, 110b)의 표면에 부착 및 분리되면서 전극-자성롤(110a, 110b) 사이 공간 및 장입 슈트(100)의 끝단(소결대차 측 2차 전극-자성롤)을 통해 소결 대차(400)의 원료층 상부에 편석 장입된다. 예컨대 원료공급부에서 양(+)의 전하를 갖도록 하전된 분코크스는 1차 전극-자성롤(110a)에 의해 형성되는 이송 경로를 따라 이송되면서 이송 경로 상에서는 양의 전하량이 증가하거나 양의 전하를 갖도록 하전된다. 양의 전하로 하전된 분코크스는 1차 전극-자성롤(110a)의 회전에 의해 이송 경로를 따라 이송되고, 그 중 일부는 1차 전극-자성롤(110a) 사이 공간으로 배출된다. 이때, 1차 전극-자성롤(110a) 사이로 배출된 분코크스 중 일부는 1차 전극-자성롤(110a)에서 음전하영역(Y)에 부착되고, 1차 전극-자성롤(110a)의 회전롤(114)이 회전하면서 1차 전극-자성롤(110a) 하부에 구비되는 스크래퍼(120)에 접촉되어 1차 전극-자성롤(110a)의 표면으로부터 분리되면서 소결대차(400)의 원료층 상부에 장입된다.

또한, 1차 전극-자성롤(110a)에 의해 부착되지 않고 2차 전극-자성롤(110b)으로 이송되는 착자성 원료(미분 소결광)는 2차 전극-자성롤(110b)의 자성영역(M)에서 회전롤(114) 표면에 부착되고, 비자성영역(N)에서 분리되어 소결대차(400)의 원료층 상부에 장입된다.

여기에서 분코크스 및 미분 소결광(착자성 원료)를 전극-자성롤(110a, 110b)의 회전롤(114) 표면에 효과적으로 부착시키기 위해서는 원료(10)의 이송 속도보다 회전롤(114)의 회전 속도가 작은 것이 좋다. 즉, 원료(10)의 이송 속도보다 회전롤(114)이 빠르게 회전하면 회전롤(114)의 표면에 부착되는 분코크스 및 미분 소결광의 양이 매우 적게 되어 편석 효율이 저하될 수 있기 때문이다. 따라서 회전롤(114)의 회전 속도를 원료(10)의 이송 속도보다 느리게 제어함으로써 소결대차(130)에 장입되는 원료(10)의 편석 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고 배합 원료(10)의 이송 속도가 지나치게 빠른 경우에는 회전롤(114)을 배합 원료(10)의 이송 방향과 반대 방향으로 회전시킴으로써 배합 원료(10)의 이송 속도를 감소시킬 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10 : 원료 20 : 원료 호퍼
30 : 드럼피더 40 : 호퍼 게이트
9, 100 : 장입 슈트 110a : 1차 전극-자성롤
110b : 2차 전극-자성롤 104 : 스크래퍼
112 : 고정롤 116a, 116b, 116c, 116d : 전극판
114 : 회전롤 220 : 표면고름판
300 : 점화로 400 : 소결 대차

Claims

원료를 공급하는 원료공급부와, 복수의 롤이 나란하게 배치되어 상기 원료의 이송 경로를 형성하여 상기 원료공급부로부터 공급되는 원료를 저장기로 이송하는 장입 슈트를 포함하는 원료의 장입장치로서,
상기 복수의 롤은 적어도 일부는 하전되고, 적어도 일부는 자성을 띠는 전극-자성롤을 포함하며,
상기 전극-자성롤은 회전하지 않는 고정롤과, 상기 고정롤의 외부를 감싸며 상기 고정롤의 외주면을 따라 회전하는 회전롤 및 상기 고정롤의 적어도 일부에 배치되는 전극판 및 자성체를 포함하는 원료의 장입장치.
청구항 1에 있어서,
상기 자성체는 상기 원료가 이송되는 이송 경로에 대응하는 부분에 구비되는 원료의 장입장치.
청구항 2에 있어서,
상기 자성체는 상기 원료의 진행방향에 위치하는 인접한 자성롤에 편중되도록 배치되는 원료의 장입장치.
청구항 3에 있어서,
상기 자성체는 상기 고정롤의 중심을 기준으로 110° 내지 150° 영역에 형성되는 원료의 장입장치.
청구항 1에 있어서,
상기 원료공급부는 상기 원료를 하전시키는 하전장치를 포함하고,
상기 전극-자성롤은 상기 원료공급부에 인접한 이송 경로 상에 상기 원료와 동일한 극성을 갖는 하전영역을 형성하고, 상기 이송 경로의 하부에는 상기 원료와 반대의 극성을 갖는 하전영역을 형성하는 복수의 1차 전극-자성롤과,
상기 저장기에 인접한 이송 경로 상에 상기 원료와 동일한 극성을 갖는 하전영역과 반대의 극성을 갖는 하전영역을 형성하는 복수의 2차 전극-자성롤을 포함하는 원료의 장입장치.
청구항 5에 있어서,
상기 고정롤에는 서로 다른 극성을 갖는 전극판이 서로 이격되어 배치되는 원료의 장입장치.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 전극판을 상기 자성체와 적어도 일부 중첩되도록 구비되는 원료의 장입장치.
청구항 5에 있어서,
상기 2차 전극-자성롤은 상기 원료가 이송되는 방향에 상기 원료와 반대의 극성을 갖는 하전영역이 형성되는 원료의 장입장치.
청구항 1에 있어서,
상기 고정롤은 전자기적 절연체를 포함하는 원료의 장입장치.
청구항 1에 있어서,
상기 고정롤, 전극판 및 자성체 사이 중 적어도 어느 한 군데에는 전자기적 절연체가 구비되는 원료의 장입장치.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 전극-자성롤은 5 내지 8㎜ 이격되어 배치되는 원료의 장입장치.
청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
상기 전극-자성롤의 하부에는 스크래퍼가 배치되는 원료의 장입장치.