KR101413555B1

KR101413555B1 - 고로 조업용 연ㆍ원료 교반장치

Info

Publication number: KR101413555B1
Application number: KR1020120128189A
Authority: KR
Inventors: 김등열; 박월성; 김성훈
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2014-07-01
Also published as: KR20140061050A

Abstract

본 발명은 고로 조업용 연ㆍ원료 교반장치를 개시한다. 개시된 본 발명에 따르면, 중계호퍼 내부를 적어도 둘 이상의 구역으로 구획하는 분할유닛; 상기 중계호퍼 내에 삽입 설치되어 중계호퍼에 유입된 연료의 배출량을 조절하기 위해 선회 가능한 조절부, 상기 조절부에 구동력을 부여하여 조절부의 선회 각도를 변화시키는 구동부를 포함하는 가변 조절유닛;을 포함한다.

Description

고로 조업용 연ㆍ원료 교반장치{Mixing apparatus for furnace}

본 출원은 고로 조업에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고로에 원료를 장입하기 위해 중계하는 중계호퍼 내에서 연ㆍ원료를 교반하는 장치에 관한 것이다.

고로 공정에서의 연, 원료 수송은 도 1에 도시된 바와 같이, 연료 저장조(11) 및 원료 저장조(12)에서 코크스(C) 및 철광석(F)을 절출하여 중계호퍼(16)로 장입됨으로써 이루어진다.

이후 중계호퍼(16)로부터 이송된 연, 원료인 코크스 및 철광석 등을 고로(1) 상부의 노정호퍼(2)로부터 층상으로 장입하고, 고로 하부로부터는 열풍로(Hot Stove)에서 데워진 열풍을 풍구(1a)를 통해 불어넣게 되면, 고로(1) 내부에서는 철광석이 환원 및 용해되어 용선 및 슬라그(Slag)가 생성되는 고로 조업이 진행될 수 있다.

이때, 원료인 철광석은 연속 가동 중인 장입벨트(16)에 의해 수송되어 목적지인 고로(1)의 노정호퍼(2)로 장입되는데, 원료인 철광석은 대략 12∼25mm의 입도를 가짐으로써 노정호퍼(2)로 원료만 층상 장입할 경우 노내의 통기성을 저하시킬 수 있다.

이를 개선하기 위해 코크파인빈(14)의 코크스크린(15)에서 2차 선별된 중괴코크스(C)를 부연료 저장조(13)에 저장하고, 평량시에 우선적으로 평량하여 셔틀슈트(17)를 통해 중계호퍼(16)로 이송함으로써 사전에 믹싱이 이루어지도록 하는 씨피엠(CPM: Coke PreMixing, 코크스 사전 혼합) 공정을 진행하였다.

도 2는 씨피엠 조업 전후의 노내 프로파일을 비교한 도면으로, 일반적인 층상 장입 방식에서는 연료층과 원료층이 극단적으로 구분되어 원료층을 통과할 때 통기 저항이 크게 작용하여 압손이 크게 발생하게 된다. 그러나 씨피엠 장입에서는 원활한 가스 흐름을 유도하여 통기 저항을 약화시킴으로써 압손이 거의 발생하지 않게 된다.

이와 같이 씨피엠 장입 공정을 진행하기 위한 종래의 기술이 도 3에 도시되어 있다. 이에 따르면, 도 3와 같이 중계호퍼(16)에 이송된 중괴코크스는 중계호퍼(16) 하부에 위치해 있다가 호퍼 게이트(18)가 열릴 경우 초기에 대부분의 중괴코크스가 하부로 빠져나간 후 원료 광석이 배출되고, 이후 나머지 잔여 중괴코크스가 빠져나와서 장입벨트(18)로 이송되는 현상이 발생한다.

이는 광석 간의 비중 및 입도 차이에 의한 현상으로서, 이를 노정호퍼(2)에서 선회슈트(3)로 장입할 경우, 원료 광석은 초기와 말기에 집중된 형태로 분포하게 되고, 결국 노내의 통기성을 저하시켜 노황의 불안정을 초래하게 된다.

본 발명의 일 실시예는, 씨피엠 사용량 변동에 따른 코크스 양의 배출속도를 제어하여 원료 광석 대비 중괴코크스량의 배출 속도를 조절함으로써 결과적으로 고로 내에 장입되는 연료 및 원료가 고르게 분포될 수 있도록 유도한 고로 조업용 연ㆍ원료 교반장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 고로 조업용 연ㆍ원료 교반장치는, 중계호퍼 내부를 적어도 둘 이상의 구역으로 구획하는 분할유닛; 상기 중계호퍼 내에 삽입 설치되어 중계호퍼에 유입된 연료의 배출량을 조절하기 위해 선회 가능한 조절부, 상기 조절부에 구동력을 부여하여 조절부의 선회 각도를 변화시키는 구동부를 구비한 가변 조절유닛;을 포함한다.

본 실시예에 따르면, 상기 분할유닛은 상기 중계호퍼 내부를 수직으로 구획하는 제1 격막, 상기 제1 격막을 중계호퍼에 고정하기 위한 고정대를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 제1 격막의 하측에 제1 격막을 기준으로 설정 각도 경사지게 형성된 제2 격막을 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 조절부는 상기 중계호퍼 내에 삽입되는 조절팁, 상기 조절팁의 후단과 구동부의 선단을 연결하며 설정 곡률을 갖는 연결아암을 포함할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 조절팁이 삽입되는 부분의 중계호퍼에 이격 설치되는 한 쌍의 가이드바, 상기 각 가이드바에 고정되며 조절팁이 회전 가능하게 결합되는 세팅 플레이트, 상기 한 쌍의 가이드바 내에서 이동 가능하게 결합되어 중계호퍼를 밀폐해 주는 실링체을 구비한 실링부를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 각 가이드바의 서로 마주보는 면에는 슬라이딩홈이 형성되고, 상기 실링체에는 상기 슬라이딩홈에 대응 결합되도록 슬라이딩돌기가 형성될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 실링부는 중계호퍼에 고정 결합되는 스프링지지대, 상기 스프링지지대와 실링체 사이에 개재되는 복귀스프링을 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 중계호퍼의 구획된 일 구역으로 연료를 안내하는 안내유닛을 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 안내유닛은 중계호퍼의 입구 측에 설치되어 분할유닛에 의해 구획된 중계호퍼의 일 구역으로 연료의 장입을 유도하는 안내게이트, 상기 안내게이트에 구동력을 부여하는 안내게이트의 위치를 조절하는 안내실린더를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 안내유닛에 의해 중계호퍼의 호퍼 분할판으로 구분된 코크스 전용 공간에 저장되었다가, 장입벨트로 배출시에 원료 광석 및 중괴코크스가 고르게 잘 믹싱되어 배출되도록 제어하게 된다. 이로 인해서 고로 내 장입시 중심코크스 장입 부문의 중심부와 스몰광이 장입된 노벽부 층을 제외한 중간부 연료광 장입 부문에 중괴코크스를 균일하게 분포시켜 줌으로써 고로 내 가스류 분포를 원활하게 조성하여 고로 내부에서 발생한 가스가 노정으로 상승할 때 원료광 사이사이에 혼합되어 있는 중괴코크스를 통해서 국부적인 편류 발생을 억제하고 씨피엠 조업에서 요구하는 중간부의 통기성을 양호하게 조성하여 노황 안정 및 노체 열부하의 제어를 원활하게 진행할 수 있다.

도 1은 고로의 연ㆍ원료 수송 설비에 관한 계통도를 도시한 도면이다.
도 2는 씨피엠 조업 전후의 노내 프로파일을 비교한 도면이다.
도 3은 종래 기술에서 씨피엠 배출에 따른 믹싱 상태를 나타낸 개략도이다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명에 따른 연ㆍ원료 교반장치의 정면도 및 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 연ㆍ원료 교반장치의 조절유닛의 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 씨피엠 배출에 의한 믹싱 상태를 도시한 개략도이다.

이하에서는, 본 발명에 의한 고로 조업용 연ㆍ원료 교반장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예의 구성 중 종래 기술과 동일한 구성에 대해서는 동일 부호를 부여한다.

도 4 및 도 5는 각각 본 실시예에 따른 연ㆍ원료 교반장치가 구비된 중계호퍼의 정면도 및 측면도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 연ㆍ원료 교반장치는 중계호퍼(16) 내에 설치되는 분할유닛(100), 씨피엠 사용량에 따른 배송속도를 제어하는 가변 조절유닛(200)을 포함한다.

분할유닛(100)은 중계호퍼(16)에 대략 수직 방향으로 설치되어 중계호퍼(16)를 좌우의 2구역으로 분할하는 역할을 한다. 분할유닛(100)은 제1 격막(110), 제2 격막(120)을 포함한다.

제1 격막(110)은 중계호퍼(16)의 벽면과 대응되도록 대략 수직의 평판으로 이루어지며, 도 5를 참고했을 때 중계호퍼(16)의 내부 공간을 좌측:우측이 2:1의 비율을 갖도록 설치된다.

제2 격막(120)은 제1 격막(110)의 하단에 연결되며, 소정 공간을 확보하여 상대적으로 비중이 낮은 중괴코크스의 배출이 원활하도록 원료 영역(도 4b를 참고했을 때 좌측) 측으로 소정 각도 경사지게 설치된다. 이때, 제2 격막(120)이 소정 각도 경사지게 형성됨으로써 상부로부터 낙하하는 연료 또는 원료와 접촉하여 마모될 우려가 있으므로 그 접촉 면에는 완충부재(121)가 구비될 수 있다. 본 실시예에서는 비용 대비 효율성에 있어서 제2 격막(120)의 일측 면에만 완충부재가 구비된 것을 일예로 설명하고 있으나, 필요에 따라 제2 격막(120)의 양측 면에 완충부재가 구비될 수 있음은 물론이고 나아가 제1 격막(110)의 표면에도 완충부재가 구비될 수 있다.

제1 격막(110)의 상단에는 상부지지대(130)가 결합되고, 제1 격막(110)과 제2 격막(120)의 구획 부분에는 하부지지대(140)가 결합되며, 각각의 지지대(130)(140)는 중계호퍼(16) 벽면에 고정 결합되어 각 격막의 하중을 지탱하게 된다. 더불어 상부지지대(130) 및 하부지지대(140)는 중계호퍼(16) 내로 유입되는 연료 또는 원료와의 마찰을 충분히 견딜 수 있는 내구성을 갖는 재질로 이루어질 필요가 있다.

가변 조절유닛(200)은 도 6에 도시된 바와 같이, 구동부(210), 조절부(220), 실링부(230)를 포함한다.

구동부(210)는 구동력을 발생하는 것으로, 구동실린더(211) 및 구동실린더(211)를 중계호퍼(16)에 고정시켜 주는 베이스(213)를 포함한다.

구동실린더(211)는 조절부(220)에 구동력을 부여하는 것으로, 공압 및 유압 모두 적용 가능하지만, 보다 정밀하고 충분한 구동력을 발휘할 수 있도록 유압실린더가 적용되는 것이 바람직하다.

구동실린더(211)는 신장 또는 수축 가능한 실린더로드를 구비하며, 실린더로드의 선단은 조절부(220)의 후단과 연결된다. 실린더로드의 선단 중앙에는 후술하는 조절부(220)의 연결아암(223)의 후단이 삽입되도록 길이 방향으로 제1 삽입홈이 형성된다. 실린더로드의 선단에는 제1 삽입홈과 직교하는 방향으로 제1 핀홀이 형성된다.

베이스(213)는 대략 평판 형태로 이루어지며, 중계호퍼(16)의 외벽에 구동실린더(211)를 고정시켜 준다. 베이스(213)는 볼트 결합 또는 용접 등에 의해 중계호퍼(16)의 외벽에 고정 결합될 수 있다. 베이스(213)의 일측 면에는 구동실린더(211)를 고정하기 위한 고정편(214)이 소정 길이 돌출 형성되고, 구동실린더(211)는 고정편(214)에 대응 위치된 상태에서 볼트 등으로 고정될 수 있다.

조절부(220)는 중계호퍼(16) 내에 삽입되어 중괴코크스의 배출 흐름을 조절하는 조절팁(221), 조절팁(221)과 구동실린더(211) 간을 연결해 주는 연결아암(223)을 포함한다.

조절팁(221)은 실질적으로 중계호퍼(16) 내의 목적물들이 배출 흐름을 조절하는 것으로, 그 일단에는 후술하는 연결아암(223)의 제2 삽입홈에 삽입 결합되도록 제2 연결편(224)이 돌출 형성된다. 제2 연결편(224)에는 제1 연결편(222)과 마찬가지로 제3 핀홀이 형성된다. 조절팁(221)은 중계호퍼(16)의 상부로부터 낙하하는 중괴코크스와 접촉하여 마모될 우려가 있으므로 그 접촉 면에는 완충부재가 구비될 수 있다. 조절팁(221)의 선회 각도는 연ㆍ원료 수급 조건 및 노황에 따른 조업 환경 변화로 씨피엠 사용량 변화시에 기준량 대비 사용량에 따라 설정 및 변경될 수 있다.

연결아암(223)의 일단에는 실린더로드의 제1 삽입홈에 삽입되도록 제1 연결편(222)이 돌출 형성되고, 타단에는 조절팁(221)의 일단이 삽입 결합되도록 제2 삽입홈이 형성된다. 제1 연결편(222)에는 제2 핀홀이 형성되고, 제1 삽입홈에 제1 연결편(222)이 대응 삽입시 그 결합 방향과 직교하는 방향으로 제1 힌지핀이 체결되어 제1 연결편(222)은 소정 각도 회전이 가능하게 된다.

실링부(230)는 연결아암(223)이 중계호퍼(16) 내에 삽입되어 조절 작동을 하는 것을 지지해 주는 한편, 조절부(220)가 중계호퍼(16) 내부로 삽입되어 조절 동작을 하는 동안 중계호퍼(16) 내의 물질들이 외부로 누출되는 것을 방지한다. 실링부(230)는 가이드바(231), 체결편(232), 실링체(233)를 포함한다.

가이드바(231)는 중계호퍼(16)의 외벽에 고정되는데, 이때 볼트 등이 사용될 수도 있으나 실링의 목적에 충실하기 위해서 용접 고정되는 것이 바람직하다. 가이드바(231)는 소정의 간격을 두고 2개가 평행하게 설치된다. 2개의 가이드바(231)의 이격 거리는 그 사이에 삽입되는 조절팁(221)의 두께에 대응될 수 있다. 각각의 가이드바(231)는 서로 마주보는 면에 실링체(233)이 이동 가능하도록 슬라이딩홈이 형성된다.

체결편(232)은 각 가이드바(231)로부터 중계호퍼(16)의 외측 방향으로 돌출 결합되며, 각 체결편(232)에는 제2 힌지핀을 매개로 조절팁(221)이 회전 가능하게 결합되도록 핀홀이 형성된다.

실링체(233)는 조절팁(221)의 작동에 의해 가이드바(231)를 따라 이동하면서 중계호퍼(16) 내의 분진 등이 외부로 누출되는 것을 방지한다. 실링체(233)는 조절팁을 삽입하기 위해 중계호퍼에 천공된 부분을 충분히 밀폐할 수 있도록 탄성력 있는 고무 등의 재질로 형성될 수 있다. 실링체(233)의 상면과 하면에는 가이드바(231)의 슬라이딩홈(231a)에 삽입 결합되도록 슬라이딩돌기(233a)가 돌출 형성된다. 이때, 실링체(233)는 원위치로 복귀할 수 있도록 중계호퍼(16)에 고정 설치된 스프링지지대(234)와 복귀스프링(235)에 의해 연결될 수 있다.

본 실시예의 연ㆍ원료 교반장치는 분할유닛(100)에 의해 2개의 구역으로 구획된 중계호퍼(16)의 어느 한 구역(도 5에서 중계호퍼의 우측 구역)으로 셔틀슈트(14)에서 배출된 코크스를 안내해 주는 안내유닛(300)을 더 포함할 수 있다. 안내유닛(300)은 안내게이트(310), 안내실린더(320)를 포함한다.

안내게이트(310)는 2구역으로 구획된 중계호퍼(16) 중 원하는 구역으로 연료인 코크스가 낙하하도록 유도한다. 이에 따라 안내게이트(310)는 소정의 평면적을 갖는 평판 형태로 이루어지고, 중계호퍼(16)의 상부 입구 측에 대략 사선 방향으로 설치된다. 안내게이트(310)는 유입되는 코크스와의 접촉시 파손 또는 변형되는 것을 방지할 수 있도록 그 일측 면에 완충부재(311)가 부착될 수 있다.

안내실린더(320)는 실린더고정대(330)에 의해 중계호퍼(16)의 상부 입구 측에 고정 설치되며, 그 선단에는 실린더로드(321)를 매개로 안내게이트(310)와 연결된다. 안내실린더(320)는 실린더로드(321)의 신장 또는 수축 작동에 의해 실린더로드(321)를 매개로 연결된 안내게이트(310)의 위치를 조절하게 된다. 안내실린더(320)는 안내게이트(310)의 위치를 설정된 상태로 조절할 수 있도록 충분한 구동력을 발생할 수 있다면, 공압 또는 유압 방식 중 어느 방식이 적용되더라도 무방하다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 연ㆍ원료 교반장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

연료 저장조(11) 및 원료 저장조(12)에서 코크스 및 철광석을 절출하여 중계호퍼(16)로 장입되는 과정에서, 코크파인빈(14)의 코크스크린(15)에서 2차 선별된 중괴코크스를 부연료 저장조(13)에 저장하고, 평량시에 우선적으로 평량하여 셔틀슈트(17)를 통해 중계호퍼(16)로 이송한다.

이때, 중괴코크스는 중계호퍼(16) 상부에 설치된 안내유닛(300)의 작동에 따라 원료 영역과 연료 영역의 2구역으로 구획된 영역 중, 연료 영역 측으로 그 흐름이 유도된다.

이에 따라 중계호퍼(16) 내에는 분할유닛(100)에 의해 도면상 좌측과 우측으로 구분된 원료 영역과 연료 영역에 각각 연료 광석과 중괴코크스가 유입된 후 그 출구 측으로 배출된다.

이때, 연료의 사용량 변동에 따라 연료 영역의 흐름량을 조절할 필요가 있을 경우, 구동실린더(211)에 전원을 인가하면 실린더로드가 신장 또는 수축하게 되고, 이에 결합된 연결아암(223)에 의해 조절팁(221)의 선회 각도가 조절될 수 있다. 따라서, 중계호퍼(16) 내에 삽입된 조절팁(221)의 선회 각도에 따라 연료 영역을 유입된 코크스의 배출량을 임의로 조절 가능하게 된다. 즉, 조절팁(221)을 설정 각도로 선회하게 하여 중괴코크스의 배출량 조절 기능을 부여하여 원료량과 중괴코크스량의 비율에 맞추어 전체적인 배출량 밸런스를 유지할 수 있게 된다.

한편, 조절팁(221)의 선회 각도에 대응하여 실링체(233)이 가이드바(231)를 따라 슬라이딩 이동하여 중계호퍼(16)를 밀폐함으로써, 중계호퍼(16) 내의 연료나 분진 등이 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 중계호퍼(16)로부터 서로 분리된 원료와 중괴코크스를 배출할 때 배출속도를 균일하게 유지함으로써 원료와 중괴코크스는 장입벨트 및 노정호퍼에 균일하게 분포될 수 있다. 이처럼 균일하게 분포된 원료와 중괴코크스는 노내에서도 고른 분포를 이루게 되어 통기성을 향상시키고 노황을 개선할 수 있다.

100 ; 분할유닛 110 ; 제1 격막
120 ; 제2 격막 130 ; 상부지지대
140 ; 하부지지대
200 ; 가변 조절유닛 210 ; 구동부
211 ; 구동실린더 212 ; 실린더로드
213 ; 베이스 214 ; 고정편
220 ; 조절부 221 ; 조절팁
222 ; 제1 연결편 223 ; 연결아암
224 ; 제2 연결편 225 ; 제1 힌지핀
226 ; 완충부재 230 ; 실링부
231 ; 가이드바 232 ; 체결편
233 ; 실링체 234 ; 스프링지지대
235 ; 복귀스프링
300 ; 안내유닛 310 ; 안내게이트
320 ; 안내실린더

Claims

중계호퍼 내부를 적어도 둘 이상의 구역으로 구획하는 분할유닛;
상기 중계호퍼 내에 삽입 설치되어 중계호퍼에 유입된 연료의 배출량을 조절하기 위해 선회 가능한 조절부, 상기 조절부에 구동력을 부여하여 조절부의 선회 각도를 변화시키는 구동부를 포함하는 가변 조절유닛;을 포함하며,
상기 조절부는 상기 중계호퍼 내에 삽입되는 조절팁, 상기 조절팁의 후단과 구동부의 선단을 연결하며 설정 곡률을 갖는 연결아암을 포함하는 고로 조업용 연ㆍ원료 교반장치.
제1항에 있어서,
상기 분할유닛은 상기 중계호퍼 내부를 수직으로 구획하는 제1 격막, 상기 제1 격막을 중계호퍼에 고정하기 위한 고정대를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 조업용 연ㆍ원료 교반장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 격막의 하측에 제1 격막을 기준으로 일측 방향으로 설정 각도 경사지게 형성된 제2 격막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 조업용 연ㆍ원료 교반장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 조절팁이 삽입되는 부분의 중계호퍼에 이격 설치되는 한 쌍의 가이드바, 상기 각 가이드바에 고정되며 조절팁이 회전 가능하게 결합되는 세팅 플레이트, 상기 한 쌍의 가이드바 내에서 이동 가능하게 결합되어 중계호퍼를 밀폐해 주는 실링체를 구비한 실링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 조업용 연ㆍ원료 교반장치.
제5항에 있어서,
상기 각 가이드바의 서로 마주보는 면에는 슬라이딩홈이 형성되고, 상기 실링체에는 상기 슬라이딩홈에 대응 결합되도록 슬라이딩돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 고로 조업용 연ㆍ원료 교반장치.
제5항에 있어서,
상기 실링부는 중계호퍼에 고정 결합되는 스프링지지대, 상기 스프링지지대와 실링체 사이에 개재되는 복귀스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 조업용 연ㆍ원료 교반장치.
제1항에 있어서,
상기 중계호퍼의 구획된 일 구역으로 연료를 안내하는 안내유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 조업용 연ㆍ원료 교반장치.
제8항에 있어서,
상기 안내유닛은 중계호퍼의 입구 측에 설치되어 분할유닛에 의해 구획된 중계호퍼의 일 구역으로 연료의 장입을 유도하는 안내게이트, 상기 안내게이트에 구동력을 부여하는 안내게이트의 위치를 조절하는 안내실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 조업용 연ㆍ원료 교반장치.