KR101461479B1 - 소결기 풍량 조절 장치 및 이를 이용한 소결기 풍량 조절 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 소결기 풍량 조절 장치는 하부에 형성된 개구를 가지는 소결대차; 일단에 상기 개구와 통하는 흡입구가 형성되어, 상기 개구 및 상기 흡입구를 통해 소결풍을 흡입하는 복수의 풍상; 및 상기 소결대차의 상부에 각각 이격되어 마주보게 배치되며, 상기 소결풍의 풍량을 조절하는 풍량조절프레임을 포함한다.

Description

소결기 풍량 조절 장치 및 이를 이용한 소결기 풍량 조절 방법{Apparatus and method for controlling the air volume of a sintering machine}

본 발명은 소결기 풍량 조절 장치 및 이를 이용한 소결기 풍량 조절 방법에 관한 것이며, 상세하게는 소결기의 대차 내부로 흡입되는 소결풍의 풍량을 효과적으로 조절하는 장치 및 이를 이용하여 소결기 대차 내부로 흡입되는 소결풍의 풍량을 효과적으로 조절하는 방법에 관한 것이다.

제철소의 소결 공장에서는 소결기를 통해 소결광을 생산한다. 소결기에는 그리나 발트식, AIB식 및 드와이트 로이드식 소결기가 있으며, 일반적으로 소결광의 대량 생산을 위해 드와이트 로이드식 소결기를 이용한다.

드와이트 로이드식 소결기는 무한궤도 형태의 주행레일상을 이동하는 소결대차를 이용하여 연속적으로 소결광을 생산한다. 공급유닛은 주행레일상을 이동하는 소결대차에 상부광 및 배합원료를 포함한 소결원료를 공급한다. 공급유닛에서 소결원료 공급 후, 점화유닛에 의해 소결원료가 착화된다. 소결대차는 복수의 풍상 위에 설치된 주행레일을 따라 공급유닛으로부터 배출유닛을 향해 일방향으로 주행하며, 각각의 풍상에서 흡입되는 강한 소결풍에 의해 소결원료가 연소되어 소결이 진행된다. 소결 완료된 소결광은 배출유닛을 통해 배출된다.

일반적으로 소결 공정의 회수율은 기타 다른 공정에 비해 낮은 편이다. 이는 소결 공정의 연속성에 기인한 것이다. 소결대차에 공급된 소결원료의 조건에 따라 화염 진행 속도의 변화가 발생하지만, 정확한 화염 진행 속도를 측정할 수 없는 문제가 있다. 또한 소결대차에 공급된 소결풍이 소결대차의 측면에 집중되는 현상이 발생하지만, 소결대차로 흡입되는 소결풍을 적절히 조절할 수 없는 문제가 있다.

한국공개특허공보 10-2013-0060785(2013.06.10)

본 발명의 목적은 소결기에서 생산되는 소결광의 품질 개선을 위해, 소결기의 소결대차 내부로 흡입되는 소결풍 풍량을 효과적으로 조절하는 장치 및 이를 이용하여 소결기의 소결대차로 흡입되는 소결풍 풍량을 효과적으로 조절하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 소결기 풍량 조절 장치는 하부에 형성된 개구를 가지는 소결대차; 일단에 상기 개구와 통하는 흡입구가 형성되어, 상기 개구 및 상기 흡입구를 통해 소결풍을 흡입하는 복수의 풍상; 및 상기 소결대차의 상부에 각각 이격되어 마주보게 배치되며, 상기 소결풍의 풍량을 조절하는 풍량조절프레임을 포함한다.

상기 풍량조절프레임은, 상기 소결대차의 외측에 기립배치되는 제1 플레이트; 및 일단이 상기 제1 플레이트의 일단에 연결되며, 상기 소결대차의 상부를 향해 돌출된 제2 플레이트를 포함할 수 있다.

상기 소결기 풍량 조절 장치는, 상기 풍량조절프레임을 지지하는 지지부재를 더 포함할 수 있다.

상기 지지부재는 상기 풍량조절프레임이 회전 가능하도록 지지하는 회전축을 구비하여, 상기 풍량조절프레임을 개폐하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 소결기 풍량 조절 장치는 상기 풍상에 폭방향으로 설치된 복수의 온도센서; 상기 온도센서에 의해 측정된 폭방향 온도차에 따라 상기 풍량조절프레임의 개폐정도를 제어하는 제어기; 및 상기 제어기에 연동되어 상기 풍량조절프레임을 개폐하는 개폐유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 소결기 풍량 조절 장치는 상기 풍량조절프레임이 상기 복수의 풍상마다 개별적으로 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 소결기 풍량 조절 장치는 상기 소결대차에 소결원료를 공급하는 공급유닛; 상기 소결대차로부터 소결 완료된 소결광이 배출되는 배출유닛; 상기 풍상에 소결풍을 공급하는 메인블로워; 일단이 상기 메인블로워에 연통되고 타단은 상기 풍상의 타단에 연통되는 소결풍공급라인; 및 상기 소결대차 상부에 설치되어 열원을 공급하는 점화유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 소결기 풍량 조절 방법은 풍상에 설치된 복수의 온도센서에 의해 풍상 내부로 유입되는 공기의 폭방향 온도차이를 측정하는 측정단계; 상기 측정된 온도차에 따라 소결대차 상부에 설치된 소결기 풍량 조절 장치의 개폐정도를 결정하는 결정단계; 및 상기 결정된 개폐정도에 따라 상기 소결기 풍량 조절 장치를 개폐하는 개폐단계로 이루어진다.

본 발명의 실시예에 따른 소결기 풍량 조절 장치 및 이를 이용한 소결기 풍량 조절 방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.

소결대차에 흡입되는 소결풍의 폭방향 풍량편차를 개선하여 소결광의 회수율을 높이는 효과가 있다.

소결대차의 측면부 그레이트 바의 마모가 감소되어 그레이트 바의 수명이 연장되고, 이에 따라 소결공장에서 그레이트 바의 교체를 위해 조업을 중단하는 시간을 줄이는 효과가 있다.

도 1은 종래 소결기의 개략적인 구조를 나타내는 평면도이다.
도 2는 종래 소결기의 소결대차의 측벽부 소결풍 집중현상을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소결기 풍량 조절 장치에 대해 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍량조절프레임의 개폐를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍량 조절 장치를 포함하는 소결기를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

본 발명은 소결기 풍량 조절 장치 및 이를 이용한 소결기 풍량 조절 방법에 관한 것으로, 이하 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 실시예들을 설명하고자 한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

일반적으로 제철소에서는 제선, 제강, 연주, 압연공정을 거쳐 철강 제품을 생산한다. 제선공정은 고로에 철광석을 넣고 코크스를 태워서 철광석 중의 산소를 제거하고 용해시켜 선철을 만드는 공정이지만, 철광석을 사전 처리하는 소결공정이나 코크스를 만드는 공정도 넓은 의미의 제선공정에 포함된다.

소결공정에 사용되는 소결기에는 그리나 발트식, AIB식 및 드와이트 로이드식이 있다. 일반적으로 제철소에서는 소결광의 대량 생산을 위해, 무한궤도 형태의 주행레일 위를 이동하는 소결대차를 포함하는 드와이트 로이드식 소결기를 이용한다.

도 1은 드와이트 로이드식 소결기의 개략적인 구조를 나타내는 평면도이다.

소결기(1)는 일반적으로 소결풍을 공급한는 메인블로워(80), 메인블로워(80)와 연통되어 소결풍이 이동되는 소결풍공급라인(60), 소결풍공급라인(60)과 연통되어 소결풍을 흡입하는 복수의 풍상(50), 상부광(5) 및 배합원료(3)를 포함하는 소결원료를 적재하여 소결광이 생산되는 소결대차(10), 소결대차(10)에 소결원료를 공급하는 공급유닛(20), 소결대차(10)로부터 소결 완료된 소결광이 배출되는 배출유닛(40), 복수의 풍상(50) 위에 설치되어 공급유닛(20)에서 배출유닛(40)으로 소결대차(10)를 가이드하는 무한궤도 형태의 주행레일(130) 및 소결대차(10)에 공급된 소결 원료를 점화시키는 점화유닛(30)으로 구성된다.

공급유닛(20)은 상부광(5) 및 배합원료(3)가 포함된 소결원료를 소결대차(10)에 장입한다. 소결원료가 장입된 소결대차(10)는 주행레일(130)을 따라 점화유닛(30) 하부로 이동하고, 점화유닛(30)은 소결원료의 상부층을 점화시킨다.

점화 과정 후, 소결대차(10)는 복수의 풍상(50) 위에 설치된 주행레일(130)을 따라 이동한다. 소결대차(10) 하부에는 소결풍 공급을 위한 개구가 형성되어있다. 풍상(50)의 흡입구로부터 공급된 소결풍이 소결대차(10)의 개구를 통해 소결대차(10) 내부에 적재된 소결원료에 공급된다.

소결풍 공급에 따라 소결대차(10)에 장입된 배합원료(3)와 소결풍 내의 산소가 연소되며고, 이로서 소결원료가 소결된다.

소결대차(10)에 장입된 소결원료층의 하부까지 완전한 연소가 이루어지면, 소결원료층의 소결 작업은 종료되고, 소결대차(10)에는 괴상화된 소결광만이 남게 된다. 소결 완료된 소결광은 배출유닛(40)을 통해 배출된다.

소결광을 배출한 소결대차(10)는 무한궤도 형태의 주행 레일(130) 위를 이동하여 다시 공급유닛(20)으로부터 소결원료를 공급받는다. 무한궤도 형태의 주행 레일(130) 위를 이동하는 소결대차(10)에 의해 연속적인 소결광 생산이 가능하다.

연속식 소결광 생산 방식은 소결광의 대량 생산 측면에서는 유리하나, 소결광 회수율이 70~75% 수준으로 기타 다른 공정에 비해 회수율이 낮은 편이다. 이는 연속식 소결광 생산 방식의 특성에 기인한 것이다.

도 2는 종래 소결기의 소결대차의 측벽부 소결풍 집중현상을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 2에 도시된 것과 같이, 소결대차(10) 하부에 설치된 풍상(50)은 소결대차(10)에 소결풍을 공급한다. 소결풍은 소결대차(10)에 장입된 소결원료의 상부로부터 유입되어 소결대차(10) 하부의 풍상(50)으로 흡입된다.

소결풍 유입 과정에서, 소결대차(10)의 양 측벽부에 유입되는 소결풍의 밀도가 높아지는 소결풍 집중현상(9)이 발생한다. 소결풍 집중현상(9)에 의해 소결대차(10) 내부로 유입되는 소결풍은 폭방향 풍량 편차가 발생한다.

소결풍 집중현상(9)에 의해 소결대차(10)의 양 측벽부에 적재된 소결원료(7)는 소결대차(10) 중심부의 소결원료에 비하여 상대적으로 고온, 고속으로 소결이 진행된다. 따라서 폭방향 소결 온도 및 소결 속도 차이에 의한 폭방향 품질 편차가 발생하므로 균일한 품질의 소결광을 얻을 수 없는 문제가 발생한다.

소결대차(10)의 적재부 하단에는 복수의 그레이트바(110)가 장착된다. 복수의 그레이트바(100)는 소결원료의 적재 및 소결대차(10)의 하부에 공극을 형성하여 소결대차(10)에 장입된 소결원료에 소결풍이 원활하게 공급되도록 한다.

그레이트바(110)는 소결 조업중 고열 환경에 반복 노출되어 시간 경과에 따라 그레이트바(110) 표면에는 크랙이 발생하게 되고, 열 변형에 의한 그레이트바(110)의 처짐 현상이 발생하게 된다. 그레이트바(110)의 표면에 발생한 크랙 및 처짐 현상은 조업 중 소결대차(10)로부터 그레이트바(110)가 탈락되는 등의 돌발사고 원인이 된다. 따라서 돌발사고 발생 방지를 위해 그레이트바(110)의 주기적인 교체가 필요하다.

폭방향 소결풍 풍량 편차에 의해 소결대차(10)의 양 측벽부에 적재된 소결원료(7)는 소결대차(10)의 중심부의 소결원료에 비하여 상대적으로 고온, 고속으로 소결이 진행된다. 따라서 소결대차(10)의 양 측벽 부근의 그레이트바(110)는 소결대차(10) 내부의 그레이트바(110)에 비하여 더욱 고열의 환경에 놓이게 되는바, 소결대차(10)의 양 측벽 부근의 그레이트바(110)의 마모가 집중되는 현상이 발생한다. 그레이트바(110)의 마모 집중에 의해 그레이트바(110)의 수명이 단축되므로, 그레이트바(110)의 수리 및 교체를 위한 조업 중단 시간이 가중된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소결기 풍량 조절 장치에 대해 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 소결대차(10)의 양 측벽부의 소결풍 집중현상(9)을 방지하기 위해 소결대차(10)의 진행방향을 따라 풍량조절프레임(160)을 지지프레임(140)에 설치한다. 풍량조절프레임(160)은 소결대차(10)의 상부에 각각 이격되어 마주보게 배치된다. 지지부재(150)에 의해 풍량조절프레임(160)이 지지프레임(140)에 설치된다. 풍량조절프레임(160)은 소결대차(10)의 외측에 기립배치되는 제1 플레이트(162)와 소결대차(10)의 상부를 향해 돌출 형성되는 제2 플레이트(164)를 포함한다. 제2 플레이트(164)가 소결대차(10) 상부로 돌출 형성되어, 풍량조절프레임(160)은 상부가 일부 개방된 지붕 형상이 된다.

소결기(1)에 풍량조절프레임(160)이 설치됨에 따라 소결대차(10)의 측벽부로 유입되는 소결풍의 풍량 밀도가 감소된다. 따라서 소결대차(10)의 양 측벽부의 소결풍 집중 현상(9)이 방지되어 폭방향 소결풍 풍량 편차가 감소한다.

지지부재(150)는 풍량조절프레임(160)이 회전 가능하도록 지지하는 회전축(152)을 구비한다. 폭방향 소결풍 풍량편차가 발생하는 경우, 제2 플레이트(164)간의 거리가 가까워지도록 풍량조절프레임(160)을 회전하여, 소결대차(10)의 측벽부로 유입되는 소결풍의 풍량 밀도를 낮춘다. 폭방향 소결풍 풍량편차가 발생하지 않는 경우, 제2 플레이트(164)간의 거리가 멀어지도록 풍량조절프레임(160)을 회전하여 소결대차(10) 내부로 소결풍이 원활히 유입되도록 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 풍상(50) 내부에는 복수의 온도센서(200)가 폭방향으로 설치된다. 온도센서(200)에는 제어기(170), 개폐유닛(180)이 차례로 연결된다. 온도센서(200)에 의해 측정된 풍상(50) 내부의 폭방향 온도차이에 의해 폭방향 소결풍 풍량 편차를 측정할 수 있다. 소결대차(10)의 측벽부의 소결풍 집중 현상(9)이 발생하는 경우, 소결대차(10)의 측벽부의 소결온도가 상승하여 소결풍의 폭방향 온도 차이가 발생한다. 반대로 소결대차(10)의 측벽부의 소결풍 집중 현상(9)이 발생하지 않는 경우, 소결풍의 폭방향 온도차이가 발생하지 않는다.

제어기(170)는 온도센서(200)에 의해 측정된 소결풍의 폭방향 온도차에 따라 개폐유닛(180)에 제어 신호를 보낸다. 개폐유닛(180)은 제어기(170)로부터 받은 제어 신호에 따라 풍량조절프레임(160)을 개폐한다.

개폐유닛(180)은 전기모터 또는 유압실린더 등을 포함할 수 있다. 전기모터의 구동축이 지지부재(150)의 회전축(152)에 연결되어 풍량조절프레임(160)을 개폐하거나, 유압실린더가 풍량조절프레임(160)의 일측에 장착되어 풍량조절프레임(160)을 개폐할 수 있다.

도 4 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍량조절프레임의 개폐를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 4 (a)에 도시된 바와 같이, 온도센서(200)에 소결풍의 폭방향 온도편차가 측정되지 않는 경우, 풍량조절프레임(160)을 개방하여 소결풍이 원활하게 소결대차(10) 내부로 유입되도록 한다. 도 4 (b)에 도시된 바와 같이, 온도센서(200)에 소결풍의 폭방향 온도편차가 측정되는 경우, 풍량조절프레임(160)을 폐쇄하여 소결풍 집중 현상(9)을 방지한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍량 조절 장치를 포함하는 소결기를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 점화유닛(20) 후단부터 배출유닛(40)까지 소결대차(10)의 이동방향을 따라 복수의 풍량조절프레임(160)을 설치한다. 주행레일(150)상을 이동하는 소결대차(10) 내부의 소성속도를 일정하게 유지하기 위해, 각각의 풍상(50)마다 개별적으로 복수의 온도센서(200), 제어기(170), 개폐유닛(180), 지지부재(150) 및 풍량조절프레임(160)을 설치한다.

각각의 풍상(50)에 설치되는 온도센서(200)는 각각의 풍상(50)에 흡입되는 소결풍의 폭방향 온도편차를 측정한다. 각각의 제어기(170)는 측정된 풍상(50) 내부의 폭방향 온도편차에 따라 각각의 개폐유닛(180)에 제어 신호를 보낸다. 각각의 개폐유닛(180)은 각각의 제어기(170)로부터 받은 제어 신호에 따라 각각의 풍량조절프레임(160)을 개폐한다. 각각의 풍상(50)마다 풍량조절프레임(160)이 개별적으로 개폐되어 소결풍 집중 현상(9)이 효과적으로 억제된다. 따라서 연속적으로 균일한 품질의 소결광이 생산되고, 소결광 회수율이 높아지게 된다.

1: 소결기 3: 배합원료
5: 상부광 10: 소결대차
20: 공급유닛 30: 점화유닛
40: 배출유닛 50: 풍상
60: 소결풍공급라인 70: 집진기
80: 메인블로워 90: 굴뚝
110: 그레이트바 120: 주행휠
130: 주행레일 140: 지지프레임
150: 지지부재 152: 회전축
160: 풍량조절프레임 162: 제1 플레이트
164: 제2 플레이트 170: 제어기
180: 개폐유닛 200: 온도센서

Claims (8)

1. 하부에 형성된 개구를 가지는 소결대차;
   일단에 상기 개구와 통하는 흡입구가 형성되어, 상기 개구 및 상기 흡입구를 통해 소결풍을 흡입하는 복수의 풍상; 및
   상기 소결대차의 상부에 각각 이격되어 마주보게 배치되며, 상기 소결풍의 풍량을 조절하는 풍량조절프레임을 포함하되,
   상기 풍량조절프레임은,
   상기 소결대차의 외측에 기립배치되는 제1 플레이트; 및
   일단이 상기 제1 플레이트의 일단에 연결되며, 상기 소결대차의 상부를 향해 돌출된 제2 플레이트를 포함하는, 소결기 풍량 조절 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 소결기 풍량 조절 장치는,
   상기 풍량조절프레임을 지지하는 지지부재를 더 포함하는 소결기 풍량 조절 장치.
4. 하부에 형성된 개구를 가지는 소결대차;
   일단에 상기 개구와 통하는 흡입구가 형성되어, 상기 개구 및 상기 흡입구를 통해 소결풍을 흡입하는 복수의 풍상;
   상기 소결대차의 상부에 각각 이격되어 마주보게 배치되며, 상기 소결풍의 풍량을 조절하는 풍량조절프레임; 및
   상기 풍량조절프레임을 지지하는 지지부재를 포함하되,
   상기 지지부재는 상기 풍량조절프레임이 회전 가능하도록 지지하는 회전축을 구비하여, 상기 풍량조절프레임을 개폐 가능한, 소결기 풍량 조절 장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 소결기 풍량 조절 장치는,
   상기 풍상에 폭방향으로 설치된 복수의 온도센서;
   상기 온도센서에 의해 측정된 폭방향 온도차에 따라 상기 풍량조절프레임의 개폐정도를 제어하는 제어기; 및
   상기 제어기에 연동되어 상기 풍량조절프레임을 개폐하는 개폐유닛을 더 포함하는 소결기 풍량 조절 장치.
6. 하부에 형성된 개구를 가지는 소결대차;
   일단에 상기 개구와 통하는 흡입구가 형성되어, 상기 개구 및 상기 흡입구를 통해 소결풍을 흡입하는 복수의 풍상; 및
   상기 소결대차의 상부에 각각 이격되어 마주보게 배치되며, 상기 소결풍의 풍량을 조절하는 풍량조절프레임을 포함하되,
   상기 풍량조절프레임이 상기 복수의 풍상마다 개별적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 소결기 풍량 조절 장치.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 소결대차에 소결원료를 공급하는 공급유닛;
   상기 소결대차로부터 소결 완료된 소결광이 배출되는 배출유닛;
   상기 풍상에 소결풍을 공급하는 메인블로워;
   일단이 상기 메인블로워에 연통되고 타단은 상기 풍상의 타단에 연통되는 소결풍공급라인; 및
   상기 소결대차 상부에 설치되어 열원을 공급하는 점화유닛을 더 포함하는 소결기 풍량 조절 장치.
8. 풍상에 설치된 복수의 온도센서에 의해 풍상 내부로 유입되는 공기의 폭방향 온도차이를 측정하는 측정단계;
   상기 측정된 온도차에 따라 소결대차 상부에 각각 이격되어 마주보게 배치되는 풍량조절프레임의 개폐정도를 결정하는 결정단계; 및
   상기 결정된 개폐정도에 따라 상기 풍량조절프레임을 개폐하는 개폐단계로 이루어지며,
   상기 풍량조절프레임은,
   상기 소결대차의 외측에 기립배치되는 제1 플레이트; 및
   일단이 상기 제1 플레이트의 일단에 연결되며, 상기 소결대차의 상부를 향해 돌출된 제2 플레이트를 포함하는, 소결기 풍량 조절 방법.

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