KR101591865B1 - 소성 실험장치 및 이를 이용한 소성 실험방법 - Google Patents

소성 실험장치 및 이를 이용한 소성 실험방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101591865B1
KR101591865B1 KR1020140022477A KR20140022477A KR101591865B1 KR 101591865 B1 KR101591865 B1 KR 101591865B1 KR 1020140022477 A KR1020140022477 A KR 1020140022477A KR 20140022477 A KR20140022477 A KR 20140022477A KR 101591865 B1 KR101591865 B1 KR 101591865B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
charge
firing
port
reaction
heating
Prior art date
Application number
KR1020140022477A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150101152A (ko
Inventor
박종인
손상한
왕민규
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020140022477A priority Critical patent/KR101591865B1/ko
Publication of KR20150101152A publication Critical patent/KR20150101152A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101591865B1 publication Critical patent/KR101591865B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B17/00—Furnaces of a kind not covered by any preceding group
    • F27B17/02—Furnaces of a kind not covered by any preceding group specially designed for laboratory use
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/16—Sintering; Agglomerating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F27D2019/0096—Arrangements of controlling devices involving simulation means, e.g. of the treating or charging step

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Abstract

본 발명은 소성 실험장치 및 이를 이용한 소성 실험방법에 관한 것으로서, 내부공간을 가지고 상기 장입물이 장입되는 포트와, 상기 포트가 전후진하는 이동경로를 형성하는 운송로, 상기 운송로의 연장방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 상기 운송로와 연통되도록 구비되는 복수의 반응부를 가지는 반응기를 포함하여, 소성공정을 연속적으로 모사하면서 실험조건을 가변할 수 있다.

Description

소성 실험장치 및 이를 이용한 소성 실험방법{Apparatus and Method for Experimenting Kiln}
본 발명은 소성 실험장치 및 이를 이용한 소성 실험방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소성공정을 모사하여 연속적으로 실험조건을 가변할 수 있는 소성 실험장치 및 이를 이용한 소성 실험방법에 관한 것이다.
일반적으로 환원광 제조 장치는 철원료와 탄재를 각기 수용하는 복수의 호퍼, 철원료 및 탄재 각각을 공급받아 파쇄하는 파쇄기, 철원료 및 탄재를 공급받아 혼합하는 혼합기, 혼합기에서 혼합된 혼합물을 압축하여 성형하는 성형기, 성형기에서 제조된 성형탄을 열처리하여 소성하는 소성로를 포함한다.
소성로에서는 성형탄을 열처리하여 환원시킴으로써, 환원광을 제조한다. 이때, 성형탄을 열처리하는 방법에 따라 제조되는 환원광의 품질이 달라질 수 있다. 즉, 환원광은 반응 특성상 일정 수준 이상의 환원율과 강도를 가져야 한다. 따라서, 품질이 좋은 환원광을 얻기 위해서는 최적의 소성 온도 등의 조건을 찾을 필요가 있다.
그러나, 종래의 실험장치는 시간에 따른 실험변수의 변환이 어렵다. 또한, 주입가스 온도조건의 경우 가스온도가 변하더라도 실험장치 내부의 온도가 변하는 시점까지 시간이 걸리므로 실험시간에 따른 주입온도 변화가 어렵다. 그리고, 가스 조성 및 유량의 경우도 단일 버너로 변화를 주는 것에 한계가 있기 때문에, 연속적으로 조건을 바꿔가며 실험을 진행하는데 문제가 있다.
한국공개특허공보 2013-0053089
본 발명은 장입물의 소성과정을 연속적으로 모사할 수 있는 소성 실험장치 및 이를 이용한 소성 실험방법을 제공한다.
본 발명은 실험조건을 용이하게 가변할 수 있는 소성 실험장치 및 이를 이용한 소성 실험방법을 제공한다.
본 발명은 생산되는 환원광의 품질을 향상시킬 수 있는 소성 실험장치 및 이를 이용한 소성 실험방법을 제공한다.
본 발명은 장입물의 소성 실험장치로서, 내부공간을 가지고 상기 장입물이 장입되는 포트와, 상기 포트가 전후진하는 이동경로를 형성하는 운송로, 상기 운송로의 연장방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 상기 운송로와 연통되도록 구비되는 복수의 반응부를 가지는 반응기를 포함한다.
상기 운송로는 내화물로 형성되고, 내부에 상기 포트를 이동시키는 컨베이어 벨트가 구비된다.
상기 반응부들은, 내부공간을 형성하고 상기 운송로의 연장방향과 교차하는 방향으로 연장되어 상기 운송로와 연통하는 챔버, 및 상기 챔버에 설치되어 상기 장입물을 가열하는 가열기를 포함하고, 상기 챔버는 상기 운송로 내에 상하로 이동가능하게 구비되어 상기 포트와 밀착가능하다.
상기 반응기는 상기 포트의 이동방향을 따라 배치되는 제1 반응부, 제2 반응부, 및 제3 반응부를 포함한다.
상기 제2 반응부의 가열기는 상기 운송로의 상측과 하측에 각각 구비되는 상측 가열기 및 하측 가열기를 포함한다.
상기 제1 반응부, 상기 제2 반응부, 및 상기 제3 반응부의 상부 또는 하부 중 적어도 어느 한 부분에 송풍기가 연결된다.
상기 제2 반응부는, 상기 상측 가열기의 상부에 구비되는 제1 가스분석기와 상기 상측 가열기와 상기 운송로 사이에 구비되는 제2 가스분석기를 포함한다.
상기 상측 가열기와 상기 제2 가스분석기 사이에 상기 장입물 휘발분의 이동을 제어하는 개폐기가 구비된다.
본 발명은 장입물의 소성과정을 모사하는 실험방법으로서, 상기 장입물을 포트에 장입하는 과정과, 상기 장입물을 가열하고 건조하는 과정, 상기 장입물을 가열하고 1차 소성하는 과정, 상기 장입물을 가열하고 2차 소성하는 과정, 및 상기 장입물의 환원율 및 강도 중 적어도 어느 하나를 분석하는 과정을 포함한다.
상기 건조 과정, 1차 소성 과정 및 2차 소성 과정은 서로 다른 위치의 서로 다른 온도의 반응부에서 연속적으로 수행한다.
상기 장입물을 가열하고 1차 소성하는 과정은 상기 장입물의 휘발분을 분석하는 과정을 포함한다.
상기 건조 과정은 상기 포트를 제1 반응부로 이동시키는 과정을 포함하고, 상기 1차 소성 과정은 상기 포트를 상기 제1 반응부와 이격되어 배치되는 제2 반응부로 이동시키는 과정을 포함하고, 상기 2차 소성 과정은 상기 포트를 상기 제2 반응부와 이격되어 배치되는 제3 반응부로 이동시키는 과정을 포함한다.
상기 제1 반응부 내지 상기 제3 반응부 중 적어도 어느 한 반응부에서 상기 장입물의 온도를 측정한다.
상기 2차 소성 과정의 온도는 상기 1차 소성 과정의 온도보다 높고, 상기 1차 소성 과정의 온도는 상기 건조 과정의 온도보다 높게 형성된다.
상기 제1 반응부 내지 상기 제3 반응부에서 상기 장입물을 가열하는 과정은, 상기 제1 반응부에서 상기 장입물을 섭씨 200~800도로 가열하는 과정, 상기 제2 반응부에서 상기 장입물을 섭씨 200~1400도로 가열하는 과정, 상기 제3 반응부에서 상기 장입물을 섭씨 200~1400도로 가열하는 과정 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
상기 건조 과정, 1차 소성 과정 및 2차 소성 과정은 복수회 수행된다.
상기 1차 소성 과정 후에 상기 건조 과정을 다시 수행하거나, 상기 2차 소성 과정 후에 상기 1차 소성 과정을 다시 수행하는 것을 포함한다.
상기 장입물은 탄재내장 괴성광, 펠릿, 소결광 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 소성 실험장치는 복수의 반응부를 통해 성형탄의 소성 및 환원과정을 모사할 수 있다. 따라서, 실제공정과 유사한 조건에서 성형탄에 대한 실험을 진행할 수 있어, 실험에서 얻은 정보를 실제공정에 적용시킬 수 있다.
또한, 소성 시간에 따른 풍향이나 주입가스의 조건을 변경할 수 있기 때문에, 연속공정을 모사할 수 있다. 이에, 다양한 조건들에서 실험하면서 성형탄에 대한 최적의 온도 등의 조건을 찾을 수 있다. 따라서, 실험에서 얻은 정보를 실제 공정에 적용하면 생산되는 환원광의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소성 실험장치를 개략적으로 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 소성 실험장치를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가스분석기를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 소성 실험방법을 나타내는 플로우 차트.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 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. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소성 실험장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 소성 실험장치를 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가스분석기를 나타내는 단면도이다.
도 1 또는 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 소성 실험장치(1000)는 장입물(M)의 소성 실험장치로서, 내부공간을 가지고 상기 장입물(M)이 장입되는 포트(1300)와, 상기 포트(1300)가 전후진하는 이동경로를 형성하는 운송로(1200), 상기 운송로(1200)의 연장방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 상기 운송로(1200)와 연통되도록 구비되는 복수의 반응부(1110,1120,1130)를 가지는 반응기(1100)를 포함한다. 이때, 장입물(M)은 탄재내장 괴성광, 펠릿, 소결광 중 어느 하나일 수 있다.
포트(1300)는 내부공간을 가지고 상부가 개방된 용기 모양으로 형성될 수 있다. 이에, 장입물(M)을 포트(1300)의 내부공간에 장입시킬 수 있다. 따라서, 포트(1300)를 이동시키면 내부의 장입물(M)이 포트(1300)와 함께 이동할 수 있다. 또한, 포트(1300)는 복수개가 구비될 수 있다. 즉, 포트(1300)들이 이동하면서 후술될 복수의 챔버들(1115,1125,1135)과 연결되어 챔버들(1115,1125,1135)의 내부를 운송로(1200)로부터 밀폐시킬 수 있다. 이에, 각각의 챔버들(1115,1125,1135) 내부의 열기가 운송로(1200)나 다른 위치의 포트들에 전달되는 것을 방지하거나 억제할 수 있다. 그러나, 포트(1300)의 구비되는 개수나 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
운송로(1200)는 내부 공간을 가지며, 내부에 포트(1300)가 진입하는 일측과 포트(1300)가 빠져나가는 타측은 개방되어 있다. 이에, 포트(1300)가 운송로(1200) 내에서 전후진하면서 이동할 수 있다. 또한, 운송로(1200)는 반응기(1100)와 연결될 수 있다. 반응기(1100)는 운송로(1200) 내부를 가열하며, 이로 인해 운송로(1200) 내로 진입한 포트 내에 장입된 장입물(M)을 가열하여 건조시키거나 소성시킬 수 있다. 운송로(1200)로는 내화물로 형성될 수 있다. 따라서, 운송로(1200) 내에서 이동하는 장입물(M)에 대한 열처리를 수행할 때, 운송로(1200)가 열에 의해 변형되는 것을 방지하고 열이 운송로(1200) 외부로 방출되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 그리고, 운송로(1200) 내부에는 상기 포트(1300)를 이동시키는 컨베이어 벨트(1210)가 구비될 수 있다. 따라서, 컨베이어 벨트(1210)의 작동에 의해 포트(1300)가 후술될 제1 반응부(1110), 제2 반응부(1120), 및 제3 반응부(1130) 사이를 이동할 수 있다. 그러나, 운송로(1200)의 형상이나 구조 및 재질은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다. 또한, 포트(1300)를 이동시키는 방법도 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
반응부들(1110,1120,1130)은, 내부공간을 형성하고 상기 운송로(1200)의 연장방향과 교차하는 방향으로 연장되어 상기 운송로(1200)와 연통하는 챔버(1115,1125,1135), 및 상기 챔버(1115,1125,1135)에 설치되어 상기 장입물(M)을 가열하는 가열기(1111,1121,1131,1122)를 포함한다. 또한, 챔버(1115,1125,1135)는 상기 운송로(1200) 내에 상하로 이동가능하게 구비되어 상기 포트(1300)와 밀착할 수 있다. 예를 들어, 반응기(1100)는 상기 포트(1300)의 이동방향을 따라 일렬로 배치되는 제1 반응부(1110), 제2 반응부(1120), 및 제3 반응부(1130)를 포함할 수 있다.
제1 반응부(1110)는 제1 챔버(1115)와 제1 가열기(1111)를 포함할 수 있다. 제1 챔버(1115)는 배관모양으로 형성되어 내부공간을 가질 수 있고, 운송로(1200)의 연장방향과 교차하는 방향으로 연장형성되어 운송로(1200)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 챔버(1115)는 운송로(1200) 내 포트(1300)가 이동하는 것을 방해하지 않기 위해 운송로(1200) 상부에 연결되는 부분과 하부에 연결되는 부분으로 구분될 수 있다. 상부에 연결되는 부분은 운송로(1200)의 상부를 관통하여 상하로 이동가능하게 구비될 수 있다. 따라서, 포트(1300)가 이동할 때는 상부에 연결되는 부분이 상측으로 이동하여 포트(1300)가 원활하게 이동할 수 있다. 한편, 포트(1300)가 제1 챔버(1115)에서 멈추면 상부에 연결된 부분이 하측으로 이동하여 포트(1300)의 개방된 부분과 밀착할 수 있다. 이에, 포트(1300)와 제1 챔버(1115)가 밀봉될 수 있다. 그러나, 제1 챔버(1115)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있고, 포트(1300)와 제1 챔버(1115)를 밀봉하는 방법도 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
제1 가열기(1111)는 제1 챔버(1115)의 일단 또는 타단 중 적어도 어느 한 부분에 구비될 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예에서는 제1 가열기(1111)가 운송로(1200) 상측에 구비될 수 있다. 또한, 제1 가열기(1111)는 버너일 수 있다. 이에, 제1 가열기(1111)는 제1 챔버(1115) 내부의 공기를 가열할 수 있다. 후술될 송풍기(1500)가 제1 챔버(1115)의 내부와 연통되어 제1 챔버(1115)의 상부에서 하부방향으로 공기를 이동시킬 수 있다. 따라서, 제1 가열기(1111)를 통해 가열된 공기가 송풍기(1500)에 의해 하부방향으로 이동하여 운송로(1200)에서 이동하는 포트(1300) 내의 장입물(M)을 가열할 수 있다. 그러나, 제1 가열기(1111)의 종류는 버너로 한정되지 않고 제1 챔버(1115) 내부를 가열할 수 있는 다양할 기기를 포함할 수 있다. 또한, 제1 가열기(1111)의 배치되는 위치도 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
제2 반응부(1120)는 제2 챔버(1125)와 제2 가열기(1121)를 포함하고, 제4 가열기(1122), 제1 가스분석기(1123), 제2 가스분석기(1124), 및 개폐기(1126)를 포함할 수 있다. 제2 챔버(1125)는 배관모양으로 형성되어 내부공간을 가질 수 있고, 운송로(1200)의 연장방향과 교차하는 방향으로 연장형성되어 운송로(1200)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 챔버(1125)는 운송로(1200) 내 포트(1300)가 이동하는 것을 방해하지 않기 위해 운송로(1200) 상부에 연결되는 부분과 하부에 연결되는 부분으로 구분될 수 있다. 상부에 연결되는 부분은 운송로(1200)의 상부를 관통하여 상하로 이동가능하게 구비될 수 있다. 따라서, 포트(1300)가 이동할 때는 상부에 연결되는 부분이 상측으로 이동하여 포트(1300)가 원활하게 이동할 수 있다. 한편, 포트(1300)가 제2 챔버(1125)에서 멈추면 상부에 연결된 부분이 하측으로 이동하여 포트(1300)의 개방된 부분과 밀착할 수 있다. 이에, 포트(1300)와 제1 챔버(1125)가 밀봉될 수 있다. 그러나, 제2 챔버(1125)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있고, 포트(1300)와 제2 챔버(1115)를 밀봉하는 방법도 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
또한, 제2 챔버(1125)는 운송로(1200)의 연장방향을 기준으로 제1 챔버(1115)와 일렬로 나란하게 배치될 수 있다. 이에, 운송로(1200)의 내부와 제2 챔버(1125)의 내부가 연통될 수 있고, 포트(1300)가 제1 챔버(1115)를 거쳐 제2 챔버(1125)로 이동할 수 있다. 그러나, 제2 챔버(1125)의 구조와 형상 및 배치되는 위치는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
제2 가열기(1121)는 제2 챔버(1125)의 일단 또는 타단 중 적어도 어느 한 부분에 구비될 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예에서는 제2 가열기(1121)가 운송로(1200) 상측에 구비될 수 있다. 또한, 제2 가열기(1121)는 버너일 수 있다. 이에, 제2 가열기(1121)는 제2 챔버(1125) 내부의 공기를 가열할 수 있다. 후술될 송풍기(1500)가 제2 챔버(1125)의 내부와 연통되어 제2 챔버(1125)의 상부에서 하부방향으로 공기를 이동시킬 수 있다. 따라서, 제2 가열기(1121)를 통해 가열된 공기가 송풍기(1500)에 의해 하부방향으로 이동하여 운송로(1200)에서 이동하는 포트(1300) 내의 장입물(M)을 가열할 수 있다.
제4 가열기(1122)는 제2 챔버(1125)에 구비되어 상기 운송로(1200)의 하측에 배치될 수 있다. 또한, 제4 가열기(1122)는 버너일 수 있다. 이에, 제4 가열기(1122)가 제2 챔버(1125) 내부의 공기를 가열할 수 있다. 후술될 송풍기(1500)가 제2 챔버(1125)의 내부와 연통되어 제2 챔버(1125)의 하부에서 상부방향으로 공기를 이동시킬 수 있다. 따라서, 제4 가열기(1122)를 통해 가열된 공기가 송풍기(1500)에 의해 상부방향으로 이동하여 운송로(1200)에서 이동하는 포트(1300) 내의 장입물(M)을 가열할 수 있다. 그러면, 장입물(M) 내의 휘발분이 증발하여 제2 챔버(1125)의 내부를 따라 상측으로 이동할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 가스분석기(1123)는 제2 챔버(1125) 내부와 연결되어 제2 가열기(1121)의 상부에 구비된다. 제2 가스분석기(1124)는 제2 챔버(1125) 내부와 연결되어 제2 가열기(1121)와 운송로(1200) 사이에 구비된다. 따라서, 제2 가스분석기(1124)는 장입물(M)에서 증발한 휘발분의 성분을 분석할 수 있다. 또한, 휘발분은 제2 가열기(1121)를 지나 제1 가스분석기(1123)로 향하면서 제2 가열기(1121) 예를 들어, 버너에 의해 연소될 수 있다. 이에, 제1 가스분석기(1123)는 연소된 휘발분의 성분에 대해 분석할 수 있다. 또한, 제1 가스분석기(1123)와 제2 가스분석기(1124)에서 측정된 정보를 통해 휘발분의 연소효율을 분석할 수 있다. 그러나, 제1 가스분석기(1123) 및 제2 가스분석기(1124)의 배치되는 위치는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
또한, 제2 챔버(1125)에 개폐기(1126)가 구비될 수 있다. 개폐기(1126)는 제2 가열기(1121)와 제2 가스분석기(1124) 사이에 배치되어 휘발분의 이동을 제어할 수 있다. 따라서, 개폐기(1126)가 휘발분의 연소 후 성분이나 연소효율 등을 분석하지 않을 때는 제2 챔버(1125)의 휘발분 이동경로를 폐쇄할 수 있다. 한편, 휘발분의 연소 후 성분이나 연소효율 등을 분석할 때는 개폐기(1126)가 제2 챔버(1121)의 휘발분 이동경로를 개방하여 휘발분이 제1 가스분석기(1123)를 향하여 이동하게 할 수 있다. 그러나, 개폐기(1126)의 구비되는 위치는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
제3 반응부(1130)는 제3 챔버(1135)와 제3 가열기를 포함할 수 있다. 제3 챔버(1135)는 관모양으로 형성되어 내부공간을 가질 수 있고, 운송로(1120)의 연장방향과 교차하는 방향으로 연장형성되어 운송로(1200)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제3 챔버(1135)는 운송로(1200) 내 포트(1300)가 이동하는 것을 방해하지 않기 위해 운송로(1200) 상부에 연결되는 부분과 하부에 연결되는 부분으로 구분될 수 있다. 상부에 연결되는 부분은 운송로(1200)의 상부를 관통하여 상하로 이동가능하게 구비될 수 있다. 따라서, 포트(1300)가 이동할 때는 상부에 연결되는 부분이 상측으로 이동하여 포트(1300)가 원활하게 이동할 수 있다. 한편, 포트(1300)가 제3 챔버(1135)에서 멈추면 상부에 연결된 부분이 하측으로 이동하여 포트(1300)의 개방된 부분과 밀착할 수 있다. 이에, 포트(1300)와 제3 챔버(1135)가 밀봉될 수 있다. 그러나, 제3 챔버(1135)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있고, 포트(1300)와 제3 챔버(1135)를 밀봉하는 방법도 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
또한, 제3 챔버(1135)는 운송로(1200)의 연장방향을 기준으로 제2 챔버(1125)와 일렬로 나란하게 배치될 수 있다. 이에, 운송로(1200)의 내부와 제1 챔버(1115)의 내부가 연통될 수 있고, 포트(1300)가 제1 챔버(1115) 및 제2 챔버(1125)를 거쳐 제3 챔버(1135) 내로 이동할 수 있다.
제3 가열기(1131)는 제3 챔버(1135)의 일단 또는 타단 중 적어도 어느 한 부분에 구비될 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예에서는 제3 가열기(1131)가 운송로(1200) 상측에 구비될 수 있다. 또한, 제3 가열기(1131)는 버너일 수 있다. 이에, 제3 가열기(1131)는 제3 챔버(1135) 내부의 공기를 가열할 수 있다. 후술될 송풍기(1500)가 제3 챔버(1135)의 내부와 연통되어 제3 챔버(1135)의 상부에서 하부방향으로 공기를 이동시킬 수 있다. 따라서, 제3 가열기(1131)를 통해 가열된 공기가 송풍기(1500)에 의해 하부방향으로 이동하여 운송로(1200)에서 이동하는 포트(1300) 내의 장입물(M)을 가열할 수 있다. 그러나, 제3 가열기(1131)의 종류는 버너로 한정되지 않고 제3 챔버(1135) 내부를 가열할 수 있는 다양할 기기를 포함할 수 있다. 또한, 제3 가열기(1131)의 배치되는 위치도 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
송풍기(1500)는 제1 반응부(1110), 상기 제2 반응부(1120), 및 상기 제3 반응부(1130)의 상부 또는 하부 중 적어도 어느 한 부분에 연결될 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예에서 송풍기(1500)는 제1 챔버(1115), 제2 챔버(1125), 제3 챔버(1135)의 상부와 연통되어 상부에서 하부방향으로 공기를 이동시킬 수 있고, 제2 챔버(1125)의 하부와 연통되어 하부에서 상부방향으로 공기를 이동시킬 수 있다. 이에, 제1 가열기(1111), 제2 가열기(1121), 제3 가열기(1131), 및 제4 가열기(1122)에 의해 가열된 공기가 포트(1300)의 장입물(M)을 향해 이동하여 장입물(M)의 온도를 상승시킬 수 있다. 그러나, 송풍기(1500)의 구비되는 개수나 위치는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
이때, 제1 챔버(1115), 제2 챔버(1125), 및 제3 챔버(1135)에는 온도측정기(미도시)와 유량계(미도시), 압력계(미도시)가 구비될 수 있다. 따라서, 상기 측정기들을 통해 챔버들(1115,1125,1135)의 내부 온도를 조절하고 송풍기(1500)의 작동을 제어할 수 있다. 또한, 포트(1300)가 운송로(1200)를 통해 복수의 반응부들(1110,1120,1130) 사이를 이동할 수 있다. 이에, 각각의 반응부들의 온도를 다르게 설정하여 포트(1300)를 이동시키면 하나의 반응부에서 온도를 바꾸며 장입물(M)의 소성실험을 진행할 때보다 빠르게 온도조건을 변화시킬 수 있어 연속적인 실험이 가능해질 수 있다. 그리고, 소성 과정을 거친 장입물(M)의 환원율 및 강도 등을 분석하여 어느 조건 예를 들어, 어느 온도에서 장입물을 건조시키고 소성해야 장입물(M)의 환원율과 강도를 향상시킬 수 있는지 분석할 수 있다. 따라서, 이러한 온도 조건을 실제 소성 과정에 적용시키면 환원율과 강도 향상된 장입물(M)을 생산할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 소성 실험방법을 나타내는 플로우 차트이다.
하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 소성 실험장치를 이용한 소성 실험방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 소성 실험방법은 장입물의 소성과정을 모사하는 실험방법으로서, 상기 장입물을 포트에 장입하는 과정(S110)과, 상기 장입물을 가열하고 건조하는 과정(S120), 상기 장입물을 가열하고 1차 소성하는 과정(S130), 상기 장입물을 가열하고 2차 소성하는 과정(S140) 및 상기 장입물의 환원율 및 강도 중 적어도 어느 하나를 분석하는 과정(S150)을 포함한다. 이때, 장입물은 탄재내장 괴성광, 펠릿, 소결광 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
우선, 본 발명을 이해하기 위해 소성로의 구조에 대해 설명하기로 한다. 소성로는 내부 공간을 가지며, 내부에 성형탄이 수용된 대차가 진입하는 일측과 대차가 빠져나가는 타측은 개방되어 있다. 또한, 소성로의 상부에는 대차에 수용된 성형탄을 소정 온도로 가열하여 환원시키기 위한 가열장치가 구비될 수 있다. 여기에서 가열장치는 버너일 수 있으며, 가열을 위한 연료로 LPG 및 공기를 이용한다. 그리고, 버너에 의해 발생된 가열 가스는 소성로 내부를 가열하며, 이로 인해 소성로 내로 진입한 대차 내에 장입된 성형탄의 철원료와 탄재 간의 환원이 진행된다. 소성로는 대차의 이동 방향을 따라 복수의 영역으로 구분될 수 있다. 즉, 대차가 진입하는 일측부터 건조 영역, 예열 영역, 환원 영역으로 구분될 수 있다.
성형기에서 제조된 성형탄 내부에는 수분이 함유되어 있는데, 이를 갑자기 고온으로 가열하면 성형탄 내부의 수분이 증발하면서 성형탄을 파괴할 수 있다. 이를 방지하기 위해 건조 영역에서 성형탄을 소정 온도로 가열하여 성형탄 내에 함유된 수분을 제거할 수 있다. 건조 영역을 거친 대차는 예열 영역으로 이동한다. 예열 영역에서는 성형탄을 가열하여 성형탄의 환원을 용이하게 하고 성형탄 내에 함유된 석탄 내 타르, 휘발분 등을 제거한다. 이후, 예열 영역을 거친 대차는 환원 영역으로 이동한다. 환원 영역은 소성로 내에서 실질적인 성형탄의 환원 반응이 일어나는 곳이다.
이러한, 성형탄의 소성과정을 모사하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 소성 실험장치는 복수의 반응부 예를 들어, 운송로의 연장방향을 따라 일렬로 배치되는 제1 반응부, 제2 반응부, 및 제3 반응부를 포함한다. 즉, 건조 과정, 1차 소성 과정 및 2차 소성 과정은 서로 다른 위치의 서로 다른 온도의 반응부에서 연속적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 제3 반응부에서 수행되는 2차 소성 과정의 온도는 제2 반응부에서 수행되는 1차 소성 과정의 온도보다 높고, 제2 반응부에서 수행되는 1차 소성 과정의 온도는 제1 반응부에서 수행되는 건조 과정보다 온도가 높을 수 있다.
먼저, 실험을 수행하기 위해 복수의 포트 예를 들어, 6개의 포트를 준비할 수 있다. 운송로 내에서 포트가 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 이동한다면, 장입물은 왼쪽에서 세번째 포트에만 장입시킬 수 있다. 그리고, 포트들을 운송로 내에 일정한 간격을 즉, 반응부들의 이격거리만큼 포트들을 이격시켜 배치할 수 있다. 따라서, 하나의 포트가 이동하여 하나의 반응부에 연결되면 다른 포트는 다른 반응부에 연결되면서 포트들이 각각의 반응부들을 밀폐시킬 수 있다. 이에, 각각의 반응부에서 발생한 열이 운송로나 다른 반응부에 전달되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 또한, 포트가 6개가 구비될 경우 세번째 포트에만 장입물이 장입되기 때문에, 세번째 포트에 장입물을 장입하거나 운송로를 통해 세번째 포트가 제1 반응부, 제2 반응부, 제3 반응부로 이동하여도 각각의 반응부들의 다른 포트들에 의해 밀폐될 수 있다. 그러나 반응부와 포트의 구비되는 개수는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
제1 반응부는 소성로에서 건조 영역을 모사하는 부분이다. 제1 가열기는 장입물을 섭씨 200~800도로 가열할 수 있다. 따라서, 장입물이 장입된 포트가 제1 반응부로 이동하면, 제1 반응부는 제1 가열기를 통해 섭씨 약 500도로 장입물을 가열하여 장입물 내에 함유된 수분을 제거할 수 있다. 이에, 장입물이 건조될 수 있다.
제2 반응부는 소성로에서 예열 영역을 모사하는 부분이다. 제2 가열기는 장입물을 섭씨 200~1400도로 가열할 수 있다. 따라서, 장입물이 장입된 포트가 제1 반응부를 지나 제2 반응부로 이동하면, 제2 반응부는 제2 가열기 또는 제4 가열기를 통해 섭씨 약 1000도로 가열하여 장입물에 함유된 휘발분을 휘발시킨다. 즉, 제2 반응부를 통해 장입물에 대한 1차 소성을 수행할 수 있다. 이때, 제2 반응부에는 가스분석기가 구비되어 휘발분을 제2 가열기를 통해 연소시켜 휘발분의 성분이나 연소효율을 측정할 수 있다. 소성과정에서 발생된 휘발분은 가열기 등의 연료로 사용될 수 있다. 따라서, 제2 반응부에서는 휘발분을 연료로 사용할 수 있는지 분석할 수 있다.
제3 반응부는 소성로에서 환원 영역을 모사하는 부분이다. 제3 가열기는 장입물을 섭씨 200~1400도로 가열할 수 있다. 따라서, 장입물이 장입된 포트가 제2 반응부를 지나 제3 반응부로 이동하면, 제3 반응부는 제3 가열기를 통해 섭씨 약 1300도로 가열하여 장입물에 환원 반응이 일어나게 할 수 있다. 즉, 제3 반응부를 통해 2차 소성을 수행할 수 있다. 그리고, 포트가 제3 반응부를 지나면 소성 모사과정이 완료될 수 있다. 하지만, 각 반응부들의 가열온도는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다. 또한, 각 반응부들에는 온도감기기, 압력계, 유량계가 설치되어 장입물에 대한 온도 등의 실험조건을 알고 변경할 수 있다.
이러한 건조 과정, 1차 소성 과정 및 2차 소성 과정은 복수회 수행될 수 있다. 예를 들어, 제3 반응부로 이동한 장입물이 장입된 포트를 제2 반응부로 이동시켜 소성 모사과정을 완료할 수 있다. 또는, 제2 반응부로 이동시킨 포트를 제1 반응부로 이동시켜 소성 모사과정을 완료할 수 있다. 즉, 2차 소성 과정 후에 1차 소성 과정을 수행하거나 1차 소성 과정 후에 건조 과정을 다시 수행할 수 있다. 따라서, 각각의 반응부들의 온도를 다르게 설정하여 상기 포트를 이동시키면 하나의 반응부에서 온도를 바꾸며 장입물의 소성실험을 진행할 때보다 빠르게 온도조건을 변화시킬 수 있어 연속적인 실험이 가능해질 수 있다.
소성 모사과정을 완료하면 강도 측정기와 환원율 측정기를 통해 장입물에 대한 환원율 및 강도를 분석할 수 있다. 즉, 반응부들의 온도나 압력 등의 조건변화에 따라 장입물의 환원율과 강도가 어떻게 변화하는지 분석할 수 있다. 소성 과정을 거친 장입물의 품질이 향상되려면 환원율과 강도가 향상되어야 한다. 따라서, 실험을 통해 장입물에 대한 건조 및 소성 온도들을 변화시켜 장입물의 환원율과 강도가 향상되었다면. 그 실험 조건을 실제 소성과정에 적용하여 환원율과 강도가 향상된 장입물을 생산할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1000: 소성 실험장치 1110: 제1 반응부
1120: 제2 반응부 1130: 제3 반응부
1200: 운송로 1300: 포트
M: 장입물

Claims (18)

  1. 장입물의 소성 실험장치로서,
    내부공간을 가지고 상기 장입물이 장입되는 포트와;
    상기 포트가 전후진하는 이동경로를 형성하는 운송로;
    상기 운송로의 연장방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 상기 운송로와 연통되도록 구비되는 복수의 반응부를 가지는 반응기를; 포함하고,
    상기 반응부들은, 내부공간을 형성하고 상기 운송로의 연장방향과 교차하는 방향으로 연장되어 상기 운송로와 연통하는 챔버, 및 상기 챔버에 설치되어 상기 장입물을 가열하는 가열기를 포함하고, 상기 챔버는 상기 운송로 내에 상하로 이동가능하게 구비되어 상기 포트와 밀착가능한 소성 실험장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 운송로는 내화물로 형성되고, 내부에 상기 포트를 이동시키는 컨베이어 벨트가 구비되는 소성 실험장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응기는 상기 포트의 이동방향을 따라 배치되는 제1 반응부, 제2 반응부, 및 제3 반응부를 포함하는 소성 실험장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 반응부의 가열기는 상기 운송로의 상측과 하측에 각각 구비되는 상측 가열기 및 하측 가열기를 포함하는 소성 실험장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 가열기는 버너를 포함하고,
    상기 제1 반응부, 상기 제2 반응부, 및 상기 제3 반응부의 상부 또는 하부 중 적어도 어느 한 부분에 송풍기가 연결되는 소성 실험장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 반응부는, 상기 상측 가열기의 상부에 구비되는 제1 가스분석기와 상기 상측 가열기와 상기 운송로 사이에 구비되는 제2 가스분석기를 포함하는 소성 실험장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 상측 가열기와 상기 제2 가스분석기 사이에 상기 장입물 휘발분의 이동을 제어하는 개폐기가 구비되는 소성 실험장치.
  9. 장입물의 소성과정을 모사하는 실험방법으로서,
    상기 장입물을 포트에 장입하는 과정과;
    상기 장입물을 가열하고 건조하는 과정;
    상기 장입물을 가열하고 1차 소성하는 과정;
    상기 장입물을 가열하고 2차 소성하는 과정; 및
    상기 장입물의 환원율 및 강도 중 적어도 어느 하나를 분석하는 과정을; 포함하고,
    상기 장입물을 가열하고 1차 소성하는 과정은 상기 장입물의 휘발분을 분석하는 과정을 포함하는 소성 실험방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 건조 과정, 1차 소성 과정 및 2차 소성 과정은 서로 다른 위치의 서로 다른 온도의 반응부에서 연속적으로 수행하는 소성 실험방법.
  11. 삭제
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 건조 과정은 상기 포트를 제1 반응부로 이동시키는 과정을 포함하고, 상기 1차 소성 과정은 상기 포트를 상기 제1 반응부와 이격되어 배치되는 제2 반응부로 이동시키는 과정을 포함하고, 상기 2차 소성 과정은 상기 포트를 상기 제2 반응부와 이격되어 배치되는 제3 반응부로 이동시키는 과정을 포함하는 소성 실험방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 반응부 내지 상기 제3 반응부 중 적어도 어느 한 반응부에서 상기 장입물의 온도를 측정하는 소성 실험방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 2차 소성 과정의 온도는 상기 1차 소성 과정의 온도보다 높고, 상기 1차 소성 과정의 온도는 상기 건조 과정의 온도보다 높게 형성되는 소성 실험방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 반응부 내지 상기 제3 반응부에서 상기 장입물을 가열하는 과정은, 상기 제1 반응부에서 상기 장입물을 섭씨 200~800도로 가열하는 과정, 상기 제2 반응부에서 상기 장입물을 섭씨 200~1400도로 가열하는 과정, 상기 제3 반응부에서 상기 장입물을 섭씨 200~1400도로 가열하는 과정 중 적어도 어느 하나를 포함하는 소성 실험방법.
  16. 장입물의 소성과정을 모사하는 실험방법으로서,
    상기 장입물을 포트에 장입하는 과정과;
    상기 장입물을 가열하고 건조하는 과정;
    상기 장입물을 가열하고 1차 소성하는 과정;
    상기 장입물을 가열하고 2차 소성하는 과정; 및
    상기 장입물의 환원율 및 강도 중 적어도 어느 하나를 분석하는 과정을; 포함하고,
    상기 건조 과정, 1차 소성 과정 및 2차 소성 과정은 복수회 수행되는 소성 실험방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 1차 소성 과정 후에 상기 건조 과정을 다시 수행하거나, 상기 2차 소성 과정 후에 상기 1차 소성 과정을 다시 수행하는 것을 포함하는 소성 실험방법.
  18. 청구항 9 또는 청구항 16에 있어서,
    상기 장입물은 탄재내장 괴성광, 펠릿, 소결광 중 적어도 어느 하나를 포함하는 소성 실험방법.
KR1020140022477A 2014-02-26 2014-02-26 소성 실험장치 및 이를 이용한 소성 실험방법 KR101591865B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140022477A KR101591865B1 (ko) 2014-02-26 2014-02-26 소성 실험장치 및 이를 이용한 소성 실험방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140022477A KR101591865B1 (ko) 2014-02-26 2014-02-26 소성 실험장치 및 이를 이용한 소성 실험방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150101152A KR20150101152A (ko) 2015-09-03
KR101591865B1 true KR101591865B1 (ko) 2016-02-04

Family

ID=54242376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140022477A KR101591865B1 (ko) 2014-02-26 2014-02-26 소성 실험장치 및 이를 이용한 소성 실험방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101591865B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108165735B (zh) * 2018-02-11 2024-04-09 中冶北方（大连）工程技术有限公司 一种球团生产工艺模拟试验系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100723223B1 (ko) * 2005-12-23 2007-05-29 주식회사 포스코 소결광의 예비 환원방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100723223B1 (ko) * 2005-12-23 2007-05-29 주식회사 포스코 소결광의 예비 환원방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150101152A (ko) 2015-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA3125332C (en) Decarbonization of coke ovens, and associated systems and methods
US11441078B2 (en) Burn profiles for coke operations
KR101149142B1 (ko) 카본 제거 방법 및 그 장치
US9011143B2 (en) Parallel flow regenerative lime kiln and method for the operation thereof
KR20100100886A (ko) 코크스화 챔버 퍼니스의 연도 가스 채널의 영역 내로 추가적인 연소 공기를 공급하기 위한 제어가능한 공기 채널
CN107238289B (zh) 一种焙烧炉焙烧控制方法
KR101591865B1 (ko) 소성 실험장치 및 이를 이용한 소성 실험방법
CN105546981B (zh) 一种铝电解用炭阳极的生产焙烧系统及其工艺控制方法
CN108315025B (zh) 一种炭化室上部空间温度调节结构及调节方法
CN103438714B (zh) 一种矿物物料高温烘干机
CN104131155A (zh) 一种球团矿预热干燥模拟装置
CN202869237U (zh) 炭素制品焙烧用多功能小盖环式焙烧炉
KR101175504B1 (ko) 코크스 제조용 시험 장치
KR101417517B1 (ko) 고로 모사장치
JP2019077580A (ja) 並行流蓄熱式石灰焼成炉
KR101455461B1 (ko) 분리형 소결모사시험용 소결팟
KR102308616B1 (ko) 코크스 건류 시뮬레이터
CN202220082U (zh) 矩形电气煅烧装置及其煅烧炉
US1281585A (en) Apparatus for subjecting subdivided solid materials to the action of a current of gases.
Ball Size and carbon segregation in sinter plant mixes
KR101586398B1 (ko) 원료처리장치
JP2023122542A (ja) 高炉用原料の製造方法及び製造装置
KR101527855B1 (ko) 소성 장치 및 이를 이용한 환원철 제조 방법
PL3072B1 (pl) Piece obrotowe.
PL24070B1 (pl) Piec tunelowy do wypalania, prazenia, zarzenia lub spiekania materjalów, zaladowanych luzno na wózkach o zasadniczo plaskich powierzchniach nosnych.

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190129

Year of fee payment: 4