KR101453675B1 - 소결대차 층후 균형 조절 시스템 - Google Patents

소결대차 층후 균형 조절 시스템 Download PDF

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Abstract

소결대차의 폭 방향 층후 높이를 자동으로 제어하여 좌측, 중앙, 우측 층후에 균형있게 배합원료를 장입할 수 있는 소결대차 층후 균형 조절 시스템이 소개된다.
본 발명의 소결대차 층후 균형 조절 시스템은 소결대차의 폭 방향 층후 높이에 따라 개별적으로 그 높이가 가변될 수 있도록 다중 분할된 컷오프 플레이트를 포함한다.

Description

소결대차 층후 균형 조절 시스템{SYSTEM TO CONTROL HEIGHT OF SINTERING MATERIAL LAYER}
본 발명은 소결대차 층후 균형 조절 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 소결대차의 폭 방향으로 분할된 컷오프 플레이트를 이용하여 소결대차 폭 방향 층후 높이를 자동 제어하는 소결대차 층후 균형 조절 시스템에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 소결공정이 진행되는 소결 시스템은, 무한 궤도를 이루는 레일 상을 주행하는 여러 대의 소결대차(C), 소결대차(C)에 상부광을 적재하는 상부광 호퍼(H), 배합원료가 적재된 소결대차(C)상에 드럼피더(F)의 일정한 절출 속도로 배합원료를 적재시키는 서지호퍼(S), 배합원료가 적재된 소결대차(C)가 통과할 때 배합원료 상부 표면이 착화될 수 있도록 그 내부에는 버너가 설치된 점화로(M), 착화된 소결대차(C)가 핫크러셔(R) 방향으로 진행할 때, 메인 블로워(B)의 흡입 풍량으로 소결대차(C) 상에 적재된 배합원료를 소결시키는 윈드박스(W)와 세트링 챔버(T), 고형으로 소결되어 소결대차(C)에서 배광된 고온의 소결광을 파쇄하는 핫크러셔(R), 통기성 확보를 위해 소결대차(C) 하부에 설치된 그레이트바를 포함하는 바, 소결대차(C)는 소결광을 배광한 후, 리턴부(U)에서 리턴되어 원 위치로 복귀한다.
배합원료가 적재된 소결대차(C)가 점화로(M)를 통과하면, 배합원료 중의 코크스가 착화되고, 소결대차(C)의 하부에 위치한 메인 블로어(B)에서 발생한 강력한 흡인력이 윈드박스(W)를 통하여 소결대차(C) 표면으로 전달되어 형성된 화기가 소결대차(C) 바닥측으로 옮겨지면서 소결대차(C)를 통한 배합원료 소결 작업을 진행한다.
한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 서지호퍼(S)에 저장된 배합원료는 소결대차(C) 속도와 층후에 부합하도록 소결대차(C)에 장입되는데, 배합원료는 층후에 부합하도록 설정된 컷오프 플레이트(P)를 통과하면서 소결대차(C)에 장입된다.
소결대차(C)의 장입 표면은 평탄화되어야 하는데, 배합원료가 평탄화된 상태에서 소결대차(C)가 점화로(M)를 통과하면 표면이 착화되면서 소결 작업이 진행되는 것이다.
장입 표면 평탄화는 배합원료의 착화 상태와 밀접한 관련이 있는 것으로, 표층부의 소결성 및 자체반광 발생비에 직접 영향을 주므로, 소결성 개선 및 자체반광 발생비를 감소시키기 위해서는 장입 표면을 평탄화는 필수적이다.
일반적으로 드럼피더(F)에서 배합원료를 절출하는 경우, 서지호퍼(S) 내부에 형성된 부착광 및 장입장치 게이트에 형성된 부착광으로 인하여 소결대차의 중앙과 좌우측 간의 장입 불균형 현상이 발생한다.
장입 불균형 상태에서는 배합원료가 컷오프 플레이트를 통과하더라도 장입 표면이 평탄화될 수 없고, 이로 인해 소결대차가 점화로를 통과하면 소결광의 품질이 저하되고, 자체반광 발생량이 증가하여 회수율이 저하되고, 환경 오염 문제가 발생하기도 한다.
한국공개특허 제2000-0020584호(2000.4.15.)에는 "소결장입원료의 층후조정장치"가 개시되어 있다.
이는 소결 장입원료의 층후 표면 형상을 소결 조업 조건에 따라 다양하게 선택 조절하여 소결광 생산성 및 품질을 향상시키기 위한 것이다.
그러나, 이러한 '소결장입원료의 층후조정장치'를 적용하더라도 소결대차의 폭 방향 층후 불균형은 방지할 수 없는 문제점이 있다.
상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
(선행문헌 1) 한국공개특허 제2000-0020584호(2000.4.15.)
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 소결대차의 폭 방향 층후 높이를 자동으로 제어할 수 있는 소결대차 층후 균형 조절 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 소결대차 층후 균형 조절 시스템은 소결대차의 폭 방향 층후 높이에 따라 개별적으로 그 높이가 가변될 수 있도록 다중 분할된 컷오프 플레이트를 포함한다.
상기 소결대차의 폭 방향 층후 높이를 감지하는 높이감지센서; 상기 컷오프 플레이트에 동력을 제공하는 승강 구동부; 및 상기 높이감지센서로부터 상기 소결대차의 폭 방향 층후 높이에 관한 신호를 전달받아 상기 승강 구동부에 작동 신호를 전송하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 높이감지센서로부터 전송받은 각각의 층후 높이에 관한 신호를 디지틀화하여 저장하는 데이터 저장부와, 이 데이터 저장부에 저장된 층후 높이의 평균값을 계산하는 평균값 산출부와, 층후 높이의 평균값과 기저장된 층후 설정값을 비교하여 편차값을 계산하는 편차값 연산부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 편차값 연산부에서 연산된 편차값을 저장하는 메모리부와, 상기 편차값 연산부에서 연산된 편차값에 따라 다중 분할된 상기 컷오프 플레이트 각각의 승강 높이를 연산하는 비율 연산부를 더 포함하고, 상기 비율 연산부에서 연산된 상기 컷오프 플레이트의 높이값에 따라 상기 승강 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 컷오프 플레이트는 상기 소결대차의 폭 방향으로 연속적으로 배치되는 좌측 컷오프 플레이트, 중앙 컷오프 플레이트 및 우측 컷오프 플레이트를 포함하고, 상기 높이감지센서는 상기 소결대차의 폭 방향으로 연속적으로 배치되는 좌측 층후 높이감지센서와, 중앙 층후 높이감지센서와, 우측 층후 높이감지센서를 포함하며, 상기 승강 구동부는 상기 좌측 컷오프 플레이트와 좌측 연결체인을 매개로 연결된 좌측 승강 구동부와, 상기 중앙 컷오프 플레이트와 중앙 연결체인을 매개로 연결된 중앙 승강 구동부와, 상기 우측 컷오프 플레이트와 우측 연결체인을 매개로 연결된 우측 승강 구동부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 좌측 높이감지센서, 중앙 높이감지센서 및 우측 높이감지센서로부터 전송받은 층후 높이를 기초로 상기 좌측 승강 구동부, 중앙 승강 구동부 및 우측 승강 구동부에 별개로 작동 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 편차값 연산부로부터 연산된 편차값이 기준치 이상이면 이상 신호를 전송하는 경보신호 출력부를 더 포함한다.
상기 편차값 연산부와 메모리부는 타임회로를 매개로 연결되고, 상기 타임회로에는 기준 시간값이 설정되며, 상기 편차값 연산부에서 기준 시간값 동안 편차값을 연산하면 상기 메모리부로 상기 편차값을 전달하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기한 기술적 구성으로 인해 다양한 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 소결대차의 중앙 및 좌우측 간 층후 불균형을 바로잡을 수 있는 이점이 있다.
둘째, 소결대차의 층후 설정 높이에 따라 자동으로 컷오프 플레이트의 높이를 조절할 수 있어서 컷오프 플레이트의 수동 조절에 따라 발생될 수 있는 다양한 문제를 해결할 수 있는 이점이 있다.
셋째, 층후 높이 변동시마다 실시간으로 컷오프 플레이트의 높이를 조절할 수 있는 이점이 있다.
넷째, 항상 최적화된 장입 표면을 유지함으로써 반광 발생을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
다섯째, 환경 오염을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 소결 공정을 나타낸 도면,
도 2는 종래 소결광 제조 공정에서 배합원료를 소결대차에 장입하는 상태를 나타낸 도면,
도 3은 종래 컷오프 플레이트의 설치 상태를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 소결대차 층후 균형 조절 시스템의 개략도,
도 5는 본 발명의 소결대차 층후 균형 조절 시스템의 일 요부인 제어부의 상세도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 소결대차 층후 균형 조절 시스템을 설명한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 소결대차 층후 균형 조절 시스템은, 소결대차(C)의 폭 방향 층후 높이에 따라 개별적으로 그 높이가 가변될 수 있도록 다중 분할된 컷오프 플레이트(10)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
소결대차(C)는 그 폭 간격을 따라 서로 다른 층후 높이를 가질 수 있다.
소결대차의 폭 방향에 따라 배합원료가 서로 다른 높이로 장입되면, 장입 배합원료의 평탄화가 이루어지지 않아 소결광 품질이 저하되는 등 다양한 문제가 발생되는 바, 본 발명에서는 다중 분할된 컷오프 플레이트(10)의 높이를 소결대차(C)의 폭 방향 층후 높이에 따라 개별적으로 승강시킴으로써 장입된 배합원료 표면의 평탄화를 실현하였다.
본 발명의 소결대차 층후 균형 조절 시스템은 상술한 기능 실현을 위하여 소결대차(C)의 폭 방향으로 다중 분할된 컷오프 플레이트(10), 층후 높이를 감지하는 높이감지센서(20), 컷오프 플레이트(10)를 승강시키는 승강 구동부(30) 및 제어부(40)를 포함한다.
높이감지센서(20)는 소결대차(C) 상부에 설치되어 소결대차(C)에 장입된 배합원료 표면 높이를 감지하는 기능을 하는 바, 소결대차(C)의 폭을 고려하여 일정 간격을 두고 복수 개 설치할 수도 있다.
승강 구동부(30)는 컷오프 플레이트(10)가 승강할 수 있도록 동력을 제공하는 기능을 한다.
승강 구동부는 컷오프 플레이트(10)의 분할 개수에 대응될 수 있도록 복수 개 설치될 수 있으며, 승강 구동부(30) 하나가 분할된 컷오프 플레이트(10)에 개별적으로 동력을 전달할 수 있는 구조로 설계될 수도 있다.
제어부(40)는 높이감지센서(20)로부터 소결대차(C)의 폭 방향 층후 높이에 관한 신호를 전달받아 이 신호를 기초로 승강 구동부(30)를 컨트롤함으로써, 기준 층후 높이에 부합하도록 다중 분할된 컷오프 플레이트(10)의 승강 높이를 개별적으로 조절한다.
본 발명의 소결대차 층후 균형 조절 시스템의 컷오프 플레이트(10)의 분할 개수는 다양하게 구현될 수 있는 바, 일반적으로 층후 높이 불균형은 소결대차(C)의 좌측 층후(CL), 중앙 층후(CC), 우측 층후(CR) 사이에서 발생하므로, 이러한 층후 높이 불균형을 고려하여 3분할 컷오프 플레이트(10)로 구현되는 것이 바람직하다.
소결대차(C)의 좌측, 중앙, 우측을 구분하는 기준은 소결대차의 폭을 균일하게 구획하여 구분할 수도 있으며, 설계자가 임의로 지정할 수도 있다.
3분할 컷오프 플레이트(10)는 소결대차(C)의 폭 방향으로 연속적으로 배치되는 좌측 컷오프 플레이트(12), 중앙 컷오프 플레이트(14) 및 우측 컷오프 플레이트(16)를 포함하는 바, 각각이 컷오프 플레이트(10)는 소결대차(C)의 좌측 층후(CL), 중앙 층후(CC) 및 우측 층후(CR) 상에 각각 위치한 상태에서 승강한다.
높이감지센서(20)는 소결대차(C)의 좌측 층후(CL), 중앙 층후(CC) 및 우측 층후(CR) 높이를 각각 감지하는 좌측 층후 높이감지센서(22), 중앙 층후 높이감지센서(24), 우측 층후 높이감지센서(26)를 포함한다.
승강 구동부(30)는 좌측 승강 구동부(32), 중앙 승강 구동부(34), 우측 승강 구동부(36)를 포함하는 바, 좌측 컷오프 플레이트(12)는 좌측 연결체인(JL)을 매개로 좌측 승강 구동부(32)와 연결되고, 중앙 컷오프 플레이트(14)는 중앙 연결체인(JC)을 매개로 중앙 승강 구동부(34)와 연결되며, 우측 컷오프 플레이트(16)는 우측 연결체인(JR)을 매개로 우측 승강 구동부(36)와 연결된다.
승강 구동부(30)는 특정 수단으로 한정되지 않으며, 모터, 유압 실린더 등 컷오프 플레이트(10)를 승강시킬 있는 수단이라면 사용자의 선택에 따라 자유롭게 선택, 적용할 수 있다.
제어부(40)는 좌측 높이감지센서(20), 중앙 높이감지센서(20) 및 우측 높이감지센서(20)로부터 각각 전송받은 좌측 층후(CL), 중앙 층후(CC) 및 우측 층후(CR) 높이에 관한 정보를 기초로 좌측 승강 구동부(32), 중앙 승강 구동부(34) 및 우측 승강 구동부(36)에 별개로 작동 신호를 전송한다.
제어부(40)에서는 좌측 승강 구동부(32), 중앙 승강 구동부(34) 및 우측 승강 구동부(36)의 회전수 또는 스트로크값을 달리 제어하면서 소결대차(C)의 폭 방향으로 연속하여 배치되는 좌측 컷오프 플레이트(12), 중앙 컷오프 플레이트(14) 및 우측 컷오프 플레이트(16)의 높이를 조절, 소결대차(C) 폭 방향으로 불균형 상태에 있는 층후 높이를 균일화한다.
제어부(40)는 데이터 저장부(42), 평균값 산출부(44), 편차값 연산부(45), 메모리부(46), 비율 연산부(47)를 포함하는 것이 바람직하다.
높이감지센서(20)에서는 실시간으로 소결대차(C)의 폭 방향 층후 높이를 측정하여 이를 제어부(40)로 전송하는 바, 제어부(40)의 데이터 저장부(42)는 이러한 신호를 디지틀 신호로 변환하여 저장한다.
만약 설정된 시간이 존재한다면 설정된 시간 동안 높이감지센서(20)에서 전송한 신호를 디지틀화하여 저장하며, 이 시간을 초과한 이후의 데이터는 따로 저장하지 않는다.
평균값 산출부(44)는 데이터 저장부(42)에 저장된 소결대차(C) 폭 방향 층후 높이 신호의 평균값을 계산한다.
이러한 평균값은 소결대차(C) 폭 방향 층후 높이의 상대적 편차를 계산할 수 있는 값이라면 어떠한 평균값을 사용하여도 무관하다.
편차값 연산부(45)에서는 평균값 산출부(44)에서 산출된 소결대차(C) 폭 방향 층후 높이와 기저장된 소결대차(C) 폭 방향 층후 설정값을 비교하여 편차값을 계산한다.
편차값은 새로운 값으로 갱신되기 전까지 메모리부(46)에 저장되고, 비율 연산부(47)에서는 좌측 층후(CL), 중앙 층후(CC), 우측 층후(CR)의 높이 편차값을 기초로 좌측 컷오프 플레이트(12), 중앙 컷오프 플레이트(14), 우측 컷오프 플레이트(16)의 높이 및 상대적 승강 비율을 산정하고, 구동신호 출력부(43)에서는 이러한 비율을 기초로 좌측 승강 구동부(32), 중앙 승강 구동부(34) 및 우측 승강 구동부(36)를 개별적으로 작동, 제어한다.
또한 제어부(40)는 편차값 연산부(로부터 연산된 편차값이 기준 편차 범위를 벗어나면 이상 신호를 발생시키는 경보신호 출력부(48)를 더 포함하는 바, 경보신호 출력부(48)에서 발생된 신호는 다양한 수단에 의해 경고등, 경고음 등 다양한 형태로 변환되어 작업자 주의를 환기시킨다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 소결대차 층후 균형 조절 시스템은 타임회로(49)를 더 포함하는 바, 편차값 연산부(45)와 메모리부(46)는 타임회로(49)를 매개로 연결되는 것이 바람직하다.
타임회로(49)에는 기준 시간값이 설정되며, 편차값 연산부(45)에서 기준 시간값 동안 편차값을 연산하면 메모리부(46)로 편차값을 전달하고, 기준 시간 동안의 층후 높이 변화량에 따라 컷오프 플레이트(10) 승강 높이를 조절할 수 있게 된다.
도 4 및 도 5를 참조로, 본 발명의 소결대차 층후 균형 조절 시스템을 작동 과정을 설명한다.
좌측 층후 높이감지센서(22), 중앙 층후 높이감지센서(24) 및 우측 층후 높이감지센서(26)에서 각각 감지한 소결대차(C)의 좌측 층후(CL), 중앙 층후(CC), 우측 층후(CR) 높이 정보는 제어부(40)의 데이터 저장부(42)에 디지틀화되어 저장된다.
시간의 흐름에 따라 실시간으로 감지된 층후 높이에 관한 정보는 평균값 산출부(44)에서 그 평균값이 연산되고, 편차값 연산부(45)에서는 층후 높이 평균값과 기설정된 층후 높이에 관한 정보를 기초로 좌측 층후(CL), 중앙 층후(CC) 및 우측 층후(CR) 간의 편차값을 연산한다.
연산된 편차값은 메모리부(46)에 저장되고, 이 편차값에 따라 비율 연산부(47)에서는 좌측 컷오프 플레이트(12), 중앙 컷오프 플레이트(14), 우측 컷오프 플레이트(16)의 승강 비율 내지 승강 높이를 연산하며, 구동신호 출력부(43)는 연산 결과에 따라 좌측 승강 구동부(32), 중앙 승강 구동부(34) 및 우측 승강 구동부(36)를 각각 제어하면서 좌측 컷오프 플레이트(12), 중앙 컷오프 플레이트(14) 및 우측 컷오프 플레이트(16)가 비율에 부합하도록 승강시킨다.
본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 컷오프 플레이트 12 : 좌측 컷오프 플레이트
14 : 중앙 컷오프 플레이트 16 : 우측 컷오프 플레이트
20 : 높이감지센서 22 : 좌측 층후 높이감지센서
24 : 중앙 층후 높이감지센서 26 : 우측 층후 높이감지센서
30 : 승강 구동부 32 : 좌측 승강 구동부
34 : 중앙 승강 구동부 36 : 우측 승강 구동부
40 : 제어부 42 : 데이터 저장부
43 : 구동신호 출력부 44 : 평균값 산출부
45 : 편차값 연산부 46 : 메모리부
47 : 비율 연산부 48 : 경보신호 출력부
49 : 타임회로
C : 소결대차 CL : 좌측 층후
CC : 중앙 층후 CR : 우측 층후
JL : 좌측 연결체인 JC : 중앙 연결체인
JR : 우측 연결체인

Claims (7)

  1. 소결대차의 폭 방향 층후 높이에 따라 개별적으로 그 높이가 가변될 수 있도록 다중 분할된 컷오프 플레이트;
    상기 소결대차의 폭 방향 층후 높이를 감지하는 높이감지센서;
    상기 컷오프 플레이트에 동력을 제공하는 승강 구동부; 및
    상기 높이감지센서로부터 상기 소결대차의 폭 방향 층후 높이에 관한 신호를 전달받아 상기 승강 구동부에 작동 신호를 전송하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 높이감지센서로부터 전송받은 각각의 층후 높이에 관한 신호를 디지틀화하여 저장하는 데이터 저장부와, 이 데이터 저장부에 저장된 층후 높이의 평균값을 계산하는 평균값 산출부와, 층후 높이의 평균값과 기저장된 층후 설정값을 비교하여 편차값을 계산하는 편차값 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 소결대차 층후 균형 조절 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 편차값 연산부에서 연산된 편차값을 저장하는 메모리부와, 상기 편차값 연산부에서 연산된 편차값에 따라 다중 분할된 상기 컷오프 플레이트 각각의 승강 높이를 연산하는 비율 연산부를 더 포함하고,
    상기 비율 연산부에서 연산된 상기 컷오프 플레이트의 높이값에 따라 상기 승강 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는, 소결대차 층후 균형 조절 시스템.
  5. 청구항 1 또는 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컷오프 플레이트는 상기 소결대차의 폭 방향으로 연속적으로 배치되는 좌측 컷오프 플레이트, 중앙 컷오프 플레이트 및 우측 컷오프 플레이트를 포함하고,
    상기 높이감지센서는 상기 소결대차의 폭 방향으로 연속적으로 배치되는 좌측 층후 높이감지센서와, 중앙 층후 높이감지센서와, 우측 층후 높이감지센서를 포함하며,
    상기 승강 구동부는 상기 좌측 컷오프 플레이트와 좌측 연결체인을 매개로 연결된 좌측 승강 구동부와, 상기 중앙 컷오프 플레이트와 중앙 연결체인을 매개로 연결된 중앙 승강 구동부와, 상기 우측 컷오프 플레이트와 우측 연결체인을 매개로 연결된 우측 승강 구동부를 포함하되,
    상기 제어부는 상기 좌측 높이감지센서, 중앙 높이감지센서 및 우측 높이감지센서로부터 전송받은 층후 높이를 기초로 상기 좌측 승강 구동부, 중앙 승강 구동부 및 우측 승강 구동부에 별개로 작동 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는, 소결대차 층후 균형 조절 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 편차값 연산부로부터 연산된 편차값이 기준치 이상이면 이상 신호를 전송하는 경보신호 출력부를 더 포함하는, 소결대차 층후 균형 조절 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 편차값 연산부와 메모리부는 타임회로를 매개로 연결되고,
    상기 타임회로에는 기준 시간값이 설정되며, 상기 편차값 연산부에서 기준 시간값 동안 편차값을 연산하면 상기 메모리부로 상기 편차값을 전달하는 것을 특징으로 하는, 소결대차 층후 균형 조절 시스템.
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