KR101424932B1

KR101424932B1 - 고로 조업 시험 장치

Info

Publication number: KR101424932B1
Application number: KR1020130062224A
Authority: KR
Inventors: 민순기; 김혁
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2014-08-04

Abstract

본 발명은 고로 조업 시험 장치에 관한 것으로, 고로 조업을 모사하는 시험용 고로 몸체부재의 내부로 연기를 취입시켜 노내 가스의 흐름을 육안으로 확인할 수 있어 실제로 송풍 조건 변화 및 상부 장입모드 변경이나 노내 공극률에 따른 위치별 가스류의 판단(중심, 주변, 편류 등)이 가능하며 실기 노내에서의 가스 흐름 추정에도 적용이 가능하다.

Description

고로 조업 시험 장치{TESTING APPARATUS FOR BLAST FURNACE}

본 발명은 고로 조업 시험 장치에 관한 것으로,실제 고로 조업을 모사하여 고로 내에 장입되는 장입물의 고체, 액체 기체 상의 거동을 명확하게 확인할 수 있는 고로 조업 시험 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 고로 조업은 고로의 상부로 장입된 철광석 또는 소결광이 풍구를 통해 공급된 열풍에 의해 용융되어 용융물(용선과 슬래그)을 생성하게 되고, 노하부에 축적되어 있는 용융물이 출선구를 통해 연속적으로 배출되는 공정이다.

고로 조업시 열원으로 코크스가 사용된다. 코크스는 고로의 열원으로 사용되는 원료인 동시에 철광석을 환원시키는 환원제의 역할을 한다.

상기 고로 조업은 상기한 바와 같이 코크스와 철광석 또는 소결광을 교대로 장입하고, 고로 하부로 열풍을 공급하여 용선을 제조하는 것이다.

본 발명과 관련 선행 기술로는 국내 특허공개 제10-2012-0023057호(2012.03.12, 고로 조업 방법)가 있다.

본 발명의 목적은 고로의 실제 장입물 거동을 확인하여 다양한 조건에서 실제 고로 조업을 모사한 시험이 가능하고, 고로 조업의 모사 시험 시 가스의 흐름을 용이하게 확인할 수 있는 고로 조업 시험 장치를 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 과제는, 내부에 시험용 원료 장입물과, 시험용 연료 장입물이 저장되고 내부에 시험용 원료 장입물과, 시험용 연료 장입물을 하부로 배출하는 장입 호퍼부재;

상기 장입 호퍼부재에서 배출되는 시험용 원료 장입물과, 시험용 연료 장입물이 장입되는 공간부가 내부에 형성되며, 앞면과 뒷면 중 어느 한 측에 내부를 확인할 수 투명부가 구비된 시험용 고로 몸체부재;

상기 시험용 고로 몸체부재의 하부 측에 연결되어 상기 시험용 고로 몸체부재의 내부로 가열된 공기를 공급하는 가열 공기 공급기; 및

상기 시험용 고로 몸체부재의 측면에 연결되어 상기 공간부 내로 연기를 공급하는 연기 공급부를 포함한 고로 조업 시험 장치를 제공함으로써 해결된다.

본 발명은 노내 분 발생 거동에 대한 관찰도 가능하고, 고로의 높이 방향으로의 압력 손실 추이 모사를 유사하게 재현할 수 있고, 노내 가스의 흐름을 육안으로 확인할 수 있어 실제로 송풍 조건 변화 및 상부 장입모드 변경이나 노내 공극률에 따른 위치별 가스류의 판단(중심, 주변, 편류 등)이 가능하며 실기 노내에서의 가스 흐름 추정에도 적용이 가능한 효과가 있다.

본 발명은 이론적으로만 추정되었던 융착대 형상과 가스류의 관계 및 괴상대에서의 통기성 영향에 대한 해석이 가능하며, 노심 상태에 따른 최초 가스 흐름 거동과 송풍 에너지에 따른 연소대 형상 등을 구현하는 효과가 있다.

본 발명은 분체의 정량 불출이 가능하여 실제 미분탄 취입량에 따른 노내 분거동 영향의 정량화 평가가 가능하며, 반경 방향 위치별 국부적인 분축적 제어가 가능하여 노황 이상 현상을 모사할 수 있는 것이다.

본 발명은 실제 고로 조업을 유사하게 재현하여 다양한 조건에서의 고로 조업에 대한 시험을 정확하게 할 수 있고, 신뢰성 있는 시험 데이터를 제공하여 실제 고로 조업 시 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 고로 조업 시험 장치를 도시한 개략도
도 2는 본 발명에 따른 고로 조업 시험 장치에서 시험용 장입 기기를 도시한 개략도
도 3은 본 발명에 따른 고로 조업 시험 장치에서 연기 공급부를 도시한 사시도
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 고로 조업 시험 장치에서 연기 공급부를 도시한 단면도
도 6은 본 발명에 따른 고로 조업 시험 장치에서 시험용 고로 몸체부재를 도시한 사시도
도 7은 본 발명에 따른 고로 조업 시험 장치에서 시험용 고로 몸체부재의 단면도
도 8은 본 발명에 따른 고로 조업 시험 장치에서 연료 장입물 공급기를 도시한 단면도
도 9는 본 발명에 따른 고로 조업 시험 장치에서 장입물 배출 기기를 도시한 단면도

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 고로 조업 시험 장치는 내부에 공간부가 형성된 시험용 고로 몸체부재(10)를 포함한다.

또한, 상기 고로 몸체부재(10)의 상부에는 내부에 시험용 원료 장입물과, 시험용 연료 장입물이 저장되고 내부에 시험용 원료 장입물과, 시험용 연료 장입물을 하부로 배출하는 장입 호퍼부재(22, 23)가 배치된다.

상기 시험용 고로 몸체부재(10)는 상부가 개방되며 내부를 확인할 수 있도록 상기 앞면과 뒷면 중 어느 한 측에 투명부(11a)가 구비된 고로 몸체부(11); 및

상기 고로 몸체부(11)의 상부에 구비되며 상기 장입 호퍼부재(22, 23)에 연결되는 노정 몸체부(12)를 포함한다.

상기 노정 몸체부(12)에는 가스 배출부가 구비되어 고로 조업 모사 시험 시 상기 고로 몸체부(11) 내에서 발생하는 가스를 배출한다.

상기 장입 호퍼부재(22, 23)는, 상부에 제 1 장입구(22a)가 형성되고, 하부에 저장된 시험용 원료 장입물을 배출하는 제 1 배출구(22b)가 형성된 원료 저장 호퍼부재(22);

상부에 제 2 장입구(23a)가 형성되고, 하부에 저장된 시험용 연료 장입물을 배출하는 제 2 배출구(23b)가 형성된 연료 저장 호퍼부재(23); 및

상기 제 1 배출구(22b) 및 상기 제 2 배출구(23b)를 통해 배출되는 시험용 원료 장입물 또는 시험용 연료 장입물이 내부로 유입되며 하부에 배출구(25a)가 구비되며 상기 고로 몸체부재(10)에 연결되는 중간 호퍼부재(25);를 포함한다.

상기 중간 호퍼부재(25)는 상기 노정 몸체부(12)에 연결되어 상기 배출구(25a)를 통해 상기 공간부 내로 상기 시험용 원료 장입물과, 시험용 연료 장입물을 장입한다.

또한, 상기 장입 호퍼부재(22, 23)의 상부에는 상부에 장입 안내 호퍼(21a)가 구비되고, 시험용 원료 장입물을 배출하는 제 1 장입물 배출구(21b)와 시험용 연료 장입물을 배출하는 제 2 장입물 배출구(21c)가 하부에 구비되는 분배 호퍼부재(21)가 배치된다. 상기 제 1 장입물 배출구(21b)는 상기 제 1 장입구(22a)에 연결되고, 상기 제 2 장입물 배출구(21c)는 상기 제 2 장입구(23a)에 연결된다.

상기 분배 호퍼부재(21)의 내부에는 회전 가능하게 장착되는 분배판부재(24)가 구비된다. 상기 분배판부재는 회전되어 상기 장입 안내 호퍼(21a)를 통해 장입되는 시험용 원료 장입물을 제 1 장입물 배출구(21b) 측으로 안내하고, 시험용 연료 장입물을 제 2 장입물 배출구(21c) 측으로 안내한다.

또한, 상기 제 1 배출구(22b), 상기 제 2 배출구(23b), 상기 중앙 배출구(25a)에는 각각 개폐 도어(미도시)가 구비되어 상기 제 1 배출구(22b), 상기 제 2 배출구(23b) 및 상기 중앙 배출구(25a)를 통해 배출되는 시험용 원료 장입물 또는 시험용 연료 장입물의 배출을 제어한다.

상기 노정 몸체부(12) 내에는 상기 중간 호퍼부재(25)의 배출구를 통해 배출되는 시험용 원료 장입물 또는 시험용 연료 장입물을 상기 공간부 내로 장입시키는 시험용 장입 기기가 구비된다.

상기 시험용 장입 기기는(20), 상기 노정 몸체부(12) 내에 배치되며 상부에서 하부로 갈수록 점차 벌어지는 벨 형상을 가지는 장입물 가이드 슈트부재(27)를 포함한다.

상기 장입물 가이드 슈트부재(27)는 하부로 갈수록 점차 양 측면이 벌어지는 형상을 가져 외측면을 통해 상기 공간부 내로 장입되는 시험용 원료 장입물 또는 시험용 연료 장입물의 안내한다.

또한, 상기 시험용 장입 기기(20)는, 상기 장입물 가이드 슈트부재(27)의 하부에 배치되며 전, 후 이동하는 이동 패널부(28); 및

상기 이동 패널부(28)를 이동시키는 패널 이동부(29)를 더 포함한다.

상기 패널 이동부(29)는 상기 이동 패널부(28)와 연결되는 피스톤 로드를 구비한 유압 실린더를 일 예로 하고, 이외에도 상기 이동 패널부(28)를 전, 후진 이동시킬 수 있는 다양한 예로 변형 실시 가능함을 밝혀둔다.

상기 이동 패널부(28)는 상기 장입물 가이드 슈트부재(27)의 하부에 배치되어 상기 장입물 가이드 슈트부재(27)의 하단부와 상기 노정 몸체부(12)의 내측면 사이에서 전, 후 이동한다. 상기 이동 패널부(28)는 상기 장입물 가이드 슈트부재(27)의 하단부와 상기 노정 몸체부(12)의 사이 간격을 조절하여 시험용 원료 장입물 또는 시험용 연료 장입물의 장입 분포를 제어한다. 상기 장입물 가이드 슈트부재(27)를 통해 안내되어 상기 시험용 고로 몸체부재(10) 내부로 장입되는 시험용 원료 장입물 또는 시험용 연료 장입물의 장입 분포를 제어한다.

일 예로, 상기 이동 패널부(28)가 상기 장입물 가이드 슈트부재(27)의 하단부에 근접할수록 상기 시험용 원료 장입물 또는 상기 시험용 연료 장입물이 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 중앙부로 장입되는 것이다. 상기 이동 패널부(28)는 상기 시험용 고로 몸체부재(10) 내부로 장입되는 시험용 원료 장입물 또는 시험용 연료 장입물의 장입 분포를 제어하여 시험 조건을 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

본 발명에 따른 고로 조업 시험 장치는, 상기 시험용 고로 몸체부재(10)와 상기 장입 호퍼부재(22, 23)에 연결되어 공간부와 상기 장입 호퍼부재(22, 23)의 내부를 연통하는 압력 조절관부재(80)를 포함한다.

상기 압력 조절관부재(80)는 상기 공간부 내로 상기 시험용 원료 장입물과 상기 시험용 연료 장입물을 연속으로 장입할 때 상기 공간부 내의 압력과 상기 장입 호퍼부재(22, 23)의 내부 압력의 압차에 의해 장입물 강하에 이상이 발생되는 것을 방지한다.

상기 압력 조절관부재(80)는, 상기 노정 몸체부(12)와 상기 원료 저장 호퍼부재(22)를 연결하는 제 1 압력 조절관(81);

상기 노정 몸체부(12)와 상기 연료 저장 호퍼부재(23)를 연결하는 제 2 압력 조절관(82)을 포함한다.

또한, 상기 압력 조절관부재(80)는,

상기 원료 저장 호퍼부재(22)의 내부 압력을 측정하는 제 1 압력계(83);

상기 연료 저장 호퍼부재(23)의 내부 압력을 측정하는 제 2 압력계(84);

상기 제 1 압력 조절관(81)에 구비되어 관로를 개폐하는 제 1 압력 제어 밸브(85);

상기 제 2 압력 조절관(82)에 구비되어 관로를 개폐하는 제 2 압력 제어 밸브(86);

상기 제 1 압력계(83), 상기 제 2 압력계(84), 상기 제 1 압력 제어 밸브(85), 상기 제 2 압력 제어 밸브(86)에 연결되어 상기 제 1 압력계(83)와 상기 제 2 압력계(84)에서 측정된 압력에 따라 상기 제 1 압력 제어 밸브(85), 상기 제 2 압력 제어 밸브(86)의 작동을 제어하는 제어부(87)를 더 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 고로 조업 시험 장치는 상기 제어부(87)에 연결되며 상기 공간부 내의 압력을 측정하는 압력 센서부재(90)를 더 포함한다. 상기 압력 센서부재(90)는 상기 고로 몸체부(11) 내의 압력을 측정하는 제 1 센서(91), 상기 노정 몸체부(12) 내의 압력을 측정하는 제 2 센서(92)를 포함하는 것이 더 바람직하다.

상기 압력 조절관부재(80)는 상기 원료 저장 호퍼부재(22)와 상기 연료 저장 호퍼부재(23) 내의 각각의 내부 압력 및 상기 공간부 내의 압력에 따라 상기 제 1 압력 조절관(81) 및 상기 제 2 압력 조절관(82)의 개폐량을 각각 제어함으로써 상기 공간부 내로 장입물이 원활하게 장입되고, 장입된 장입물이 원활하고 정상적으로 강하되도록 한다.

상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 하부에는 상기 공간부 내로 가열된 공기를 공급하는 가열 공기 공급기(30)가 연결된다. 상기 가열 공기 공급기(30)는 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 양 측면에 각각 연결되어 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 양 측에서 각각 가열 공기를 고르게 상기 공간부 내로 공급한다. 상기 가열 공기 공급기(30)는, 상기 시험용 고로 몸체부재(10)와 연결되어 상기 시험용 고로 몸체부재(10) 내로 공기를 공급시키는 공기 공급부(31);

상기 공기 공급부(31)와 상기 시험용 고로 몸체부재(10)를 연결하여 공기를 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 내부로 공급하는 공기 공급관부(32);

상기 공기 공급관부(32)에 장착되며 상기 공간부 내로 공급되는 공기를 가열하는 가열부(33);

상기 공기 공급관부(32)에 장착되어 상기 공간부 내로 공급되는 공기의 온도를 측정하는 온도 센서부(34);

상기 가열부(33)와 상기 온도 센서부(34)와 연결되어 상기 가열부(33)의 작동을 제어하는 가열 제어부(35)를 포함한다. 상기 공기 공급부(31)는 공기를 압축시키는 공기 압축기로, 공기를 압축하여 압력 차에 의해 상기 공간부 내로 공급하는 것을 일 예로 한다. 상기 공기 공급부(31)는 도시하지는 않았지만 외기를 상기 공기 공급관부(32) 내로 흡입하여 상기 공간부 내로 공급하는 송풍기(미도시)일 수도 있다. 상기 가열 공기 공급기(30)는 150 ℃ ~ 200 ℃로 가열된 공기를 상기 공간부 내로 공급하는 것을 일 예로 하며, 상기 시험용 원료 장입물을 용융시킬 수 있는 온도의 가열 공기를 공급한다.

상기 가열 공기 공급기(30)는 상기 공기 공급관부(32)에 장착되고, 상기 가열 제어부(35)에 연결되는 제어밸브(36)를 더 포함하여 상기 공기 공급관부(32)의 개폐량을 제어하여 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 내부로 공급되는 가열 공기량을 제어한다.

상기 가열 공기 공급기(30)는 상기 가열 제어부(35)로 상기 가열부(33)의 작동을 제어하여 시험 조건 온도로 공기를 가열하여 상기 공간부 내로 공급한다. 상기 공간부 내로 공급된 가열 공기는 상기 공간부 내로 장입된 시험용 원료 장입물 즉, 파라핀으로 제조된 펠릿체를 용융시켜 액체화시킨다. 상기 펠릿체는 상기 가열 공기 공급기(30)를 통해 상기 공간부 내로 공급된 가열 공기에 의해 용융되며 이는, 실제 고로 조업 시 사용되는 원료인 철광석 또는 소결광이 고로의 하부에서 공급된 열풍 및 코크스와 환원 반응을 통해 용융되어 것을 모사하는 것이다.

상기 공기 공급관부(32)는 2개의 관으로 분기되고, 분기된 2개의 관을 각각 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 양 측면에 연결하여 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 양 측면으로 가열 공기를 공급할 수도 있다.

상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 측면에는 상기 공간부 내로 분체를 공급하는 분체 공급기(70)가 연결된다. 상기 분체 공급기(70)는 상기 시험용 연료 장입물의 분체를 공급하여 노내 분체 거동을 확인할 수 있도록 한다. 상기 분체 공급기(70)는, 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 측면에 연결되는 분체 공급관부재(71);

상기 분체 공급관부재(71)에 장착되어 상기 분체 공급관부재(71)의 관로를 개폐하는 제 1 분체 제어 밸브(72);

상기 분체 공급관부재(71) 내로 분체를 공급하는 분체 저장부재(73); 및

상기 분체 공급관부재(71) 내로 압축 공기를 공급하여 상기 분체 공급관부재(71)의 분체를 상기 공간부 내로 토출시키는 압축기(75)를 포함한다.

상기 분체 공급관부재(71)는 상기 시험용 고로 몸체부재(10)에서 고로의 샤프트 하부에 해당되는 부분에 연결되어 노내 분체 거동을 확인하기 용이하도록 상기 공간부 내로 분체를 공급한다.

또한, 상기 분체 공급기(70)는 상기 분체 공급관부재(71)와 상기 가열 공급관부(32)를 연결하여 상기 가열 공급관부(32) 내로 분체를 투입하는 분체 투입관부재(76); 및

상기 분체 투입관부재(76)에 장착되어 상기 분체 투입관부재(76)의 관로를 개폐하는 제 2 분체 제어 밸브(77);를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 분체 공급기(70)는 상기 분체 투입관부재(76)를 통해 상기 가열 공급관부(32) 내로 분체를 투입하여 상기 가열 공급관부(32)를 통해 가열 공기와 함께 상기 공간부 내로 분체를 토출시킬 수 있다.

상기 분체 공급기(70)는 상기 분체 공급관부재(71)와 상기 가열 공급관부(32)를 통해 각각 선택적으로 상기 공간부 내로 분체를 공급할 수도 있고, 상기 분체 공급관부재(71)와 상기 가열 공급관부(32)로 동시에 상기 공간부 내로 분체를 공급할 수 있다.

상기 분체의 공급은 상기 제 1 분체 제어 밸브(72) 및 상기 제 2 분체 제어 밸브(77)의 작동을 제어하여 상기 분체 공급관부재(71) 및 상기 분체 투입관부재(76)의 개폐량을 제어함으로써 제어된다. 상기 분체 공급관부재(71)는 2개의 관으로 분기되고, 분기된 2개의 관을 각각 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 양 측면에 연결하여 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 양 측면으로 분체를 공급한다.

상기 분체 공급기(70)는 분체의 정량 불출이 가능하여 실제 미분탄 취입량에 따른 노내 분거동 영향의 정량화 평가가 가능하도록 하며, 반경 방향 위치별 국부적인 분축적 제어가 가능하여 노황 이상 현상을 모사할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 고로 조업 시험 장치는, 상기 시험용 고로 몸체부재의 측면에 연결되어 상기 공간부 내로 연기를 공급하는 연기 공급부(100)를 포함한다. 상기 연기는 육안으로 확인 가능한 기체로 흰색 또는 유색의 기체를 말한다.

상기 연기 공급부(100)는 육안으로 확인이 가능한 기체 즉, 연기를 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 내부로 취입시키며, 상기 가열 공기가 공급되는 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 풍구를 통해 연기를 취입하는 것이 바람직하다.

상기 연기 공급부(100)는 상기 가열 공기 공급기(30)에 연결되어 상기 가열 공기와 함께 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 내부로 연기를 취입한다.

즉, 상기 연기 공급부(100)는 상기 공기 공급관부(32)에 연결되어 상기 공기 공급관부(32)를 통해 가열 공기를 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 내부로 공급할 때 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 내부로 연기를 함께 취입한다.

더 상세하게는, 상기 연기 공급부(100)는 상기 분체 공급관부재(71)에 연결되는 연기 공급관부(101)를 구비하여 상기 분체 공급관부재(71)로 분체를 공급하기 위한 고압의 공기로 상기 연기 공급부(100) 내의 연기를 흡입한다. 상기 분체 공급관부재(71) 내부로 흡입된 연기는 상기 분체 투입관부재(76)를 통해 상기 공기 공급관부(32) 내로 공급된다.

즉, 상기 연기 공급부(100) 내의 연기는 상기 분체 공급관부재(71) 및 상기 공기 공급관부(32)를 통해 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 내부로 취입된다.

또한, 상기 연기의 흐름은 각 관에 구비된 밸브에 의해 제어될 수 있다.

도 3 내지 도 5를 참고하면, 상기 연기 공급부(100)는, 상기 기열 공기 공급기에 연결되는 연막 케이싱부재(110);

상기 연막 케이싱부재(110)의 내부에 장입되는 연막제(130); 및

상기 연막 케이싱부재(110)의 내부에 배치되어 상기 연막제(130)를 점화하는 점화부(120)를 포함한다.

상기 연막제(130)는, 연료, 산화제 냉각제, 염료 및 결합제를 포함하며, 점화되면 상기 산화제로부터 산소를 고급받아 연료가 연소되어 열과 가스를 발생시키고, 휘발성 유기 염료가 반응열을 흡수함과 동시에 고체에서 기체로 상변화된다.

상기 휘발성 유기 염료가 상변화된 기체와 상기 가스가 함께 육안으로 식별 가능한 연기로 되어 상기 연막 케이싱부재(110)에서 배출되어 상기 분체 공급관부재(71) 및 상기 공기 공급관부(32)를 통해 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 내부로 취입된다.

상기 연막 케이싱부재(110)는, 상부가 개방되고, 하부에 가스 배출구가 구비되는 케이싱본체(111);

상기 케이싱본체(111)의 개방된 상부를 개폐하는 도어체(112);

상기 케이싱본체(111)의 내부에 분리 가능하게 삽입되고, 삽입되며 하부에 복수의 가스 배출공(113a)이 형성되고, 내부에 연막제(130)가 장입되는 연막 케이싱(113);을 포함한다.

상기 연막 케이싱(113)은 장입된 연막제(130)가 사용된 후 상기 케이싱본체(111)에서 분리되어 사용 후 남은 재를 제거하고, 새로운 연막제(130)를 장입하여 채운 후 다시 상기 케이싱본체(111) 내로 삽입된다.

또, 상기 케이싱본체(111)의 내부에는 상기 가스 배출구와 이격되게 구비되고, 상기 연막 케이싱(113)이 안착되며, 상기 가스 배출공(113a)과 연통되는 다수의 연기공(114a)이 형성된 케이싱 안착패널(114)이 구비된다.

상기 케이싱 안착패널(114)은 상기 연막 케이싱(113)을 이격시켜 상기 케이싱본체(111)의 하부에 연기가 발생되어 채워질 수 있는 공간을 확보하여 발생된 연기가 상기 배출구를 통해 원활하게 배출될 수 있도록 한다.

상기 케이싱본체(111)에는, 상기 점화부(120)가 관통되고, 상기 점화부(120)가 이동 가능하게 결합하는 점화부 가이더(115)가 구비되고, 상기 연막 케이싱(113)에는 상기 점화부(120)가 관통되는 점화구멍(113b)이 형성된다. 상기 점화부(120)는 상기 연막 케이싱(113)을 상기 케이싱본체(111)에서 분리하거나 상기 케이싱본체(111)에 삽입할 때 그 단부가 상기 점화 가이더의 내부에 위치하여 상기 연막 케이싱(113)에 걸리지 않게 배치된다.

또한, 상기 점화부 가이더(115)에는 상기 점화부(120)가 이동되는 방향으로 장홀(115a)이 형성되고, 상기 점화부(120)에는 상기 장홀(115a)에 결합되어 상기 점화부(120)의 이동을 제한하는 스토퍼 돌기(121)가 돌출된다.

상기 스토퍼 돌기(121)는 상기 점화부(120)의 이동을 제한하여 상기 점화부(120)가 상기 점화부 가이더(115)에서 완전히 빠지지 않도록 제한함과 동시에 상기 점화부(120)의 단부가 상기 연막 케이싱(113)에 걸리지 않는 위치로 상기 점화부(120)가 위치되도록 제한한다. 또한, 상기 점화부(120)가 과도하게 상기 연막 케이싱(113) 내로 삽입되지 않도록 제한하고, 최적의 점화 위치에 상기 점화부(120)를 위치시킨다.

상기 연기 공급부(100)에서 발생된 연기는 상기 연기 공급관부(101)를 통해 배출되고, 상기 분체 공급관부재(71) 및 상기 공기 공급관부(32)를 통해 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 내부로 취입된다.

취입된 연기는 그 흐름을 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 전면 투명부로 확인할 수 있어 초기 연기 취입시 가스 유속이 가증 빠른 구간의 흐름 및 강하하는 장입물 충진층 내 공극에 따라 가스 흐름의 변화를 관찰할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 고로 조업 시험 장치는 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 앞면과 뒷면 중 어느 한 측 중앙부에 연결되어 상기 공간부 내로 시험용 연료 장입물을 장입시켜 인공 노심부재(40a)를 형성하는 연료 장입물 공급기(40)를 더 포함한다. 상기 연료 장입물 공급기(40)는 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 뒷면에 연결되는 것을 일 예로 한다. 상기 연료 장입물 공급기(40)는 시험용 연료 장입물(10)을 저장하는 저장부(41) 및 상기 저장부(41)와 상기 시험용 고로 몸체부재(10)를 연결하여 상기 저장부(41) 내의 시험용 연료 장입물을 공급하는 공급관부(42); 및 상기 공급관부(42) 내의 시험용 연료 장입물을 상기 공간부 내로 공급시키는 연료 이송부(43)를 포함한다. 상기 저장부(41)는 시험용 연료 장입물(10)을 저장하는 메인 저장 호퍼(41a), 상기 메인 저장 호퍼(41)와 연결되고, 하부의 배출구로 상기 공급관부(42)가 연결되는 연료 공급 호퍼(41b)를 포함한다.

본 발명에 따른 고로 조업 시험 장치는 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 공간부 내에서 바닥면 중앙에 배치되는 인공 노심부재(40a)를 포함할 수도 있다. 상기 인공 노심부재는 우레탄 재질로 제조되는 것을 일 예로 하며, 150 ℃ ~ 200 ℃ 에 대한 내열성을 가지는 것을 일 예로 하며 상기 가열 공기 공급기(30)를 통해 유입되는 가열 공기의 온도에 대해 내열성을 가져 가열 공기에 의해 변형되는 것이 방지된다. 상기 인공 노심부재는 다양한 크기 및 형상으로 제조되고 교체 가능하여 시험 조건을 변경할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 고로 조업 시험 장치는 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 하부에 장착되어 상기 시험용 고로 몸체부재(10) 내로 장입된 장입물을 배출하는 장입물 배출 기기(50)를 더 포함한다.

또한, 상기 시험용 고로 몸체부재(10)는 상기 인공 노심부재(40)의 양 측에서 하부면에 장입물 배출구가 구비된다. 또한, 상기 장입물 배출 기기(50)는 상기 장입물 배출구에서 배출되는 장입물 즉, 상기 시험용 원료 장입물 또는 상기 시험용 연료 장입물을 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 외부로 배출시킨다.

도 6 및 도 7을 참고하여, 상기 고로 몸체부(11)를 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 고로 몸체부(11)는 내부를 확인할 수 있도록 상기 앞면과 뒷면 중 어느 한 측에 투명부(11a)가 구비된다. 상기 고로 몸체부(11)는 상부에 시험용 원료 장입물과 시험용 연료 장입물을 장입할 수 있는 장입구가 형성된다. 상기 투명부(11a)는 앞면 또는 뒷면의 전면(全面)을 형성하여 상기 고로 몸체부(11)의 내부 전체를 용이하게 확인할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 고로 몸체부(11)는 앞면과 뒷면 사이의 종단면이 실제 모사 대상의 고로의 중심에서 종단면과 대응되는 형상을 가져 실제 모사 대상의 고로의 중심부에서의 장입물 거동을 정확하게 확인할 수 있도록 한다.

상기 고로 몸체부(11)는 실제 모사 대상의 고로를 일정 비율로 축소하여 제조하며, 1/20 ~ 1/50 축척으로 축소되어 제조되는 것을 일 예로 한다.

상기 시험용 원료 장입물은 실제 고로 조업 시 사용되는 원료인 철광석 또는 소결광을 대체하여 상기 공간부 내로 장입되는 것으로, 파라핀으로 제조된 펠릿(pellet)체인 것을 일 예로 한다. 상기 펠릿체는 실제 고로에 장입되는 철광석 또는 소결광의 입경에서 고로 조업의 모사 시험에 적합한 비율로 축소된 입경을 가지는 것을 일 예로 한다. 이는 실제 모사 대상의 고로와 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 형상 차이 및 축척 비율을 고려하여 설정됨을 밝혀둔다.

또한, 상기 시험용 원료 장입물은 실제 고로 조업 시 사용되는 원료인 코크스를 사용하는 것을 일 예로 하고, 상기 시험용 원료 장입물로 사용되는 코크스는 실제 고로에 장입되는 코크스의 입경에서 고로 조업의 모사 시험에 적합한 비율로 축소된 입경을 가지는 것을 일 예로 한다. 이는 실제 모사 대상의 고로와 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 형상 차이 및 축척 비율을 고려하여 설정됨을 밝혀둔다.

상기 시험용 고로 몸체부재(10)는 양 측면과, 앞면과 뒷면 중 다른 한면의 내부에 단열재(10a)가 삽입되어 외부로 상기 공간부 내의 열이 외부로 전달되는 것을 최소화하여 상기 공간부 내의 온도를 적정 온도 즉, 시험 조건 온도로 일정하게 유지할 수 있도록 하고, 외부 온도에 의해 상기 공간부 내의 온도가 영향을 받아 시험 조건이 변형되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 고로 조업 시험 장치는 상기 고로 몸체부(11)의 앞면과 뒷면 중 어느 한 면 측에서 상기 시험용 고로 몸체부재(10)에 결합되는 투명 커버부재(60)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 투명 커버부재(60)는 상기 상기 고로 몸체부(11)의 앞면과 뒷면 중 어느 한 면에 형성된 투명부(11a)를 커버한다. 상기 투명 커버부재(60)는 상기 투명부(11a)를 통해 외부로 상기 공간부 내의 열이 외부로 전달되는 것을 최소화하여 상기 공간부 내의 온도를 적정 온도 즉, 시험 조건 온도로 일정하게 유지할 수 있도록 하고, 외부 온도에 의해 상기 공간부 내의 온도가 영향을 받아 시험 조건이 변형되는 것을 방지한다.

또한, 상기 투명부(11a)는 전열 코일(10b)이 장착되어 상기 투명부(11a)의 내측면에 용융된 상기 시험용 원료 장입물이 응고되어 외부에서 상기 공간부 내의 상황을 확인하는데 방해가 되는 것을 방지한다. 즉, 상기 전열 코일(10b)은 전기 전원을 공급받아 발열되어 상기 투명부(11a)를 가열하고, 상기 투명부(11a)의 내측면에 파라핀이 묻어 응고되는 것을 방지한다. 따라서, 시험자는 상기 투명부(11a)를 통해 상기 공간부 내의 상황을 항상 정확하게 확인할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 고로 조업 시험 장치는, 상기 고로 몸체부재(10)의 전면에 배치되어 상기 고로 몸체부재(10) 내의 상태를 촬영하는 촬영 카메라를 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 촬영 카메라에 연결되어 화면을 출력하는 모니터를 더 포함할 수도 있다. 상기 촬영 카메라는 상기 고로 몸체부재(10)의 내부로 유입된 연기가 노정으로 배출되는 과정의 흐름을 활영하여 초기 연기 취입시 가스 유속이 가증 빠른 구간의 흐름 및 강하하는 장입물 충진층 내 공극에 따라 가스 흐름의 변화를 더 정확하게 관찰할 수 있게 한다.

한편, 도 8을 참고하면, 상기 공급관부(42)는 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 뒷면에 형성된 장입구멍에 연결되며, 상기 연료 이송부(43)은 상기 공급관부(42) 내에 회전 가능하게 배치되는 이송 스크류부(43a);

상기 이송 스크류부(43a)를 회전시키는 모터부(43b)를 포함한다.

상기 연료 이송부(43)는 상기 공급 호퍼(41b)에서 배출되어 상기 연료 공급관부(42) 내로 공급된 시험용 연료 장입물을 상기 이송 스크류부(43a)의 회전에 의해 상기 공간부 내로 장입시켜 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 하부면 중앙에 인공 노심부재(40a)를 형성한다.

도 9를 참고하면, 상기 장입물 배출 기기(50)는, 상기 장입물 배출구로 배출되는 장입물을 저장하는 장입물 저장부(51a)가 구비되고, 상기 장입물 배출구와 상기 장입물 저장부(51a)를 연결하는 장입물 배출로(51b)가 내부에 형성된 배출 몸체부재(51);

상기 장입물 배출로(51b)에 가로로 배치되어 회전 가능한 회전축부재(51c);

상기 회전축부재(51c)에 나선형으로 감긴 배출 가이드 와이어부재(51d);

상기 회전축부재(51c)를 회전시키는 회전모터(51e)를 포함한다.

또, 상기 장입물 배출 기기(50)는 상기 배출 몸체부재(51)의 내부에 구비되는 장입물 가열기(51f)를 더 포함하여 상기 장입물이 상기 장입물 배출로(51b)를 통해 이동될 때 응고되어 장입물 배출로(51b)가 막히게 되는 것을 방지한다.

상기 장입물 배출 기기(50)는 상기 회전축부재(51c)를 회전시키고, 나선형으로 감인 가이드 와이어부재(51d)로 장입물을 이동시킴으로써 배출 시 끼임에 의해 장입물이 파손되지 않고, 장입물을 원상태로 원활하게 배출할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 고로 조업 시험 장치는 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 내부로 시험용 원료 장입물인 펠릿체와, 시험용 연료 장입물인 코크스를 상기 시험용 장입 기기(20)로 교대로 장입하고, 상기 가열 공기 공급기(30)로 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 내부로 가열 공기를 공급하여 고로 조업을 모사하는 것이다.

이 때, 상기 시험용 고로 몸체부재(10)의 중앙에서는 장입물의 상변화(고체에서 액체)가 발생되며, 상승하는 기체의 3상이 모두 공존하에 되는 연화융착대를 구현할 수 있다. 그리고, 시험자는 상기 투명부(11a)를 통해 상기 시험용 고로 조업 몸체의 내부를 확인할 수 있는 것이다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.

10 : 시험용 고로 몸체부재 11 : 고로 몸체부
12 : 노정 몸체부 20 : 시험용 장입 기기
30 : 가열 공기 공급기 40 : 인공 노심부재
50 : 장입물 배출 기기 60 : 투명 커버부재
80 : 압력 조절관부재 90 : 압력 센서부재
100 : 연기 공급부 110 : 연막 케이싱부재
120 : 점화부 130 : 연막제

Claims

내부에 시험용 원료 장입물과, 시험용 연료 장입물이 저장되고 내부에 시험용 원료 장입물과, 시험용 연료 장입물을 하부로 배출하는 장입 호퍼부재;
상기 장입 호퍼부재에서 배출되는 시험용 원료 장입물과, 시험용 연료 장입물이 장입되는 공간부가 내부에 형성되며, 앞면과 뒷면 중 어느 한 측에 내부를 확인할 수 투명부가 구비된 시험용 고로 몸체부재;
상기 시험용 고로 몸체부재의 하부 측에 연결되어 상기 시험용 고로 몸체부재의 내부로 가열된 공기를 공급하는 가열 공기 공급기; 및
상기 시험용 고로 몸체부재의 측면에 연결되어 상기 공간부 내로 연기를 공급하는 연기 공급부를 포함한 것을 특징으로 하는 고로 조업 시험 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 연기 공급부는,
상기 기열 공기 공급기에 연결되는 연막 케이싱부재;
상기 연막 케이싱부재의 내부에 장입되는 연막제; 및
상기 연막 케이싱부재의 내부에 배치되어 상기 연막제를 점화하는 점화부를 포함한 것을 특징으로 하는 고로 조업 시험 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 연막 케이싱부재는,
상부가 개방되고, 하부에 가스 배출구가 구비되는 케이싱본체;
상기 케이싱본체의 개방된 상부를 개폐하는 도어체;
상기 케이싱본체의 내부에 분리 가능하게 삽입되고, 삽입되며 하부에 복수의 가스 배출공이 형성되고, 내부에 연막제가 장입되는 연막 케이싱;을 포함한 것을 특징으로 하는 고로 조업 시험 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 케이싱본체의 내부에는 상기 가스 배출구와 이격되게 구비되고, 상기 연막 케이싱이 안착되며, 상기 가스 배출공과 연통되는 다수의 연기공이 형성된 케이싱 안착패널이 구비된 것을 특징으로 하는 고로 조업 시험 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 케이싱본체에는,
상기 점화부가 관통되고, 상기 점화부가 이동 가능하게 결합하는 점화부 가이더가 구비되고, 상기 연막 케이싱에는 상기 점화부가 관통되는 점화구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 고로 조업 시험 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 점화부 가이더에는, 상기 점화부가 이동되는 방향으로 장홀이 형성되고,
상기 점화부에는 상기 장홀에 결합되어 상기 점화부의 이동을 제한하는 스토퍼 돌기가 돌출된 것을 특징으로 하는 고로 조업 시험 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가열 공기 공급기는,
상기 시험용 고로 몸체부재와 연결되어 상기 시험용 고로 몸체부재 내로 공기를 공급시키는 공기 공급부;
상기 공기 공급부와 상기 시험용 고로 몸체부재를 연결하여 공기를 상기 시험용 고로 몸체부재의 내부로 공급하는 공기 공급관부;
상기 공기 공급관부에 장착되며 상기 공간부 내로 공급되는 공기를 가열하는 가열부;
상기 공기 공급관부에 장착되어 상기 공간부 내로 공급되는 공기의 온도를 측정하는 온도 센서부;
상기 가열부와 상기 온도 센서부와 연결되어 상기 가열부의 작동을 제어하는 가열 제어부를 포함하고,
상기 연기 공급부는 상기 공기 공급관부에 연결되어 상기 공기 공급관부를 통해 상기 시험용 고로 몸체부재의 내부로 연기를 가열공기와 함께 취입하는 것을 특징으로 하는 고로 조업 시험 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 시험용 고로 몸체부재의 측면에 연결되어 상기 공간부 내로 분체를 공급하는 분체 공급기를 더 포함하며,
상기 분체 공급기는,
상기 시험용 고로 몸체부재의 측면에 연결되는 분체 공급관부재;
상기 분체 공급관부재에 장착되어 상기 분체 공급관부재의 관로를 개폐하는 제 1 분체 제어 밸브;
상기 분체 공급관부재 내로 분체를 공급하는 분체 저장부재;
상기 분체 공급관부재 내로 압축 공기를 공급하여 상기 분체 공급관부재의 분체를 상기 공간부 내로 토출시키는 압축기;
상기 분체 공급관부재와 상기 가열 공급관부를 연결하여 상기 가열 공급관부 내로 분체를 투입하는 분체 투입관부재; 및
상기 분체 투입관부재에 장착되어 상기 분체 투입관부재의 관로를 개폐하는 제 2 분체 제어 밸브;를 포함하고,
상기 연기 공급부는 상기 분체 공급관부재에 연결되는 연기 공급관부를 구비하여 상기 분체 투입관부재를 통해 상기 가열 공기 공급관부 내로 이송되어 상기 가열 공기 공급관부 내로 공급되는것을 특징으로 하는 고로 조업 시험 장치.