KR101649546B1 - 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트 - Google Patents

Abstract

롤러 양 측면과의 밀착력을 강화하면서도 환원철 가공시 발생하는 가스를 효과적으로 배출할 수 있도록, 환원철을 가공하는 한 쌍의 롤러 양 측면에 각각 설치되어 롤러와 롤러가 이루는 측면 공간으로 환원철이 빠져나가는 것을 막아주는 부채꼴형의 커버부; 상기 커버부의 내측 테두리부에 돌출되어 각 롤러의 외측에 밀착됨으로써 롤러와 롤러 사이 공간의 기밀을 유지하는 롤러 밀착부; 및 상기 롤러 밀착부의 판면을 따라 연장형성되어 환원철의 가공시 발생되는 가스를 배출하는 가스 배출부;를 포함하는 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트를 제공한다.

Description

환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트{CHEEK PLATE OF REDUCED IRON ROLLER COMPACTOR}

괴상화 장치의 롤러 양 측면에 설치되어 환원철의 빠져나옴을 막아주는 치크 플레이트를 개시한다.

환원된 분철광석은 공기중에 노출이 될 경우에 반응성이 높아 쉽게 산화되거나 발화 위험성이 있다. 이러한 반응성은 분철광석의 비표면적에 기인한다. 적철광 형태의 분철광석은 자철광으로 환원되면서 결정구조가 크게 변화한다.

상기 적철광과 자철광의 격자구조는 매우 상이하기 때문에 이러한 변화는 부피팽창을 가져오고 많은 내부 크랙을 발생시킨다. 크랙의 발생은 광석의 비표면적을 증가시키고 가스와 반응할 수 있는 면적을 늘려 최종적으로 환원율 증가에 도움이 된다.

갈철광 형태의 분철광석은 500도 이상 승온시 내부에 존재하는 결정수가 밖으로 빠져나오면서 적철광으로 변한다. 결정수가 빠져나올 때 결정수가 차지하고 있던 공간이 밖으로 드러나기 때문에 광석 기공율과 비표면적이 증가하게 된다. 적철광과 갈철광 형태의 환원된 분철광석은 높은 비표면적으로 반응성이 높아 상온에서도 산소와 반응하여 발화하거나 재산화될 가능성이 높다.

이러한 이유에서 분철광석의 반응성을 줄이기 위해 코팅을 하거나 질소로 퍼지하는 등 많은 노력을 기울이고 있으나 장기간 보관하거나 장거리 운송시 발화의 가능성을 원천적으로 봉쇄하기 곤란하다.

따라서, 분철광석의 반응성을 줄이기 위해서는 비표면적을 줄이는 것이 필요하고 이에 따라 분광석을 괴성화하는 기술이 발달되었다. 괴성화하는 기술은 산화반응을 통해 분철광석을 소결(Sintering)시키는 방법이 있고 물리적 압력을 통해 환원 분철광석을 소성변형시켜 덩어리 형태로 만드는 방법이 있다.

산화반응을 통해 소결시키는 방법은 환원된 분광석을 재산화시키기 때문에 경제적 측면에서 유리하지 못하기 때문에 주로 물리적 압력을 통해 분철광석을 다짐(Compacting)하는 방법을 주로 사용하고 있다.

파인밋(FINMET), 파이닉스(FINEX) 등도 이러한 환원 분철광석 괴성화 프로세스를 가지고 있다. 다짐을 하는 가장 효율적은 방법은 회전하고 있는 두 롤러 사이에 환원된 분철광석을 공급하여 압축하는 것으로 롤러의 회전수(rpm)에 따라 생산량을 조절할 수 있다.

이를 괴상화 장치(Roller Compactor)라고 한다. 회전하는 롤러 사이에서 압축된 환원철은 압축이 되는데 롤러의 축 길이는 한정되어 있으므로 롤러 양측면으로 환원철이 빠져 나오게 된다. 환원철이 빠져 나오지 못하도록 롤러 양측면에 판형태의 물체를 밀착시키는데 이를 치크 플레이트(Cheek Plate)라고 한다.

그러므로, 환원철은 회전하는 롤러와 더불어 이에 밀착되어 있는 치크 플레이트 사이에서 압축성형되는데 이때 환원철 입자간의 공극을 메우고 있는 가스도 함께 성형체 내부에서 압축된다. 성형체가 롤러를 빠져나오면 성형체에 가해지는 압력은 사라지고 성형체 내부에 압축된 가스가 팽창하여 성형체를 파괴되는 일이 발생할 수 있다.

이를 스프링 백(Spring-back)이라고 부르고 이를 막기 위해서는 치크 플레이트에서 가스가 잘 빠져나올 수 있도록 하여야 하지만 롤러와의 밀착 때문에 가스의 배출이 어려운 실정이다.

롤러 양 측면과의 밀착력을 강화하면서도 환원철 가공시 발생하는 가스를 효과적으로 배출할 수 있도록 된 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트를 제공한다.

환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트는, 환원철을 가공하는 한 쌍의 롤러 양 측면에 각각 설치되어 롤러와 롤러가 이루는 측면 공간으로 환원철이 빠져나가는 것을 막아주는 부채꼴형의 커버부; 상기 커버부의 내측 테두리부에 돌출되어 각 롤러의 외측에 밀착됨으로써 롤러와 롤러 사이 공간의 기밀을 유지하는 롤러 밀착부; 및 상기 롤러 밀착부의 판면을 따라 연장형성되어 환원철의 가공시 발생되는 가스를 배출하는 가스 배출부를 포함할 수 있다.

상기 롤러 밀착부는 각 롤러에 밀착되도록 서로 대칭되게 쌍을 이루면서 형성된 구조일 수 있다.

상기 롤러 밀착부는 각 롤러의 원주방향을 따라 돌출되어 V자형을 이루는 구조일 수 있다.

상기 가스 배출부는 발생된 가스를 롤러 외측으로 유도하는 하나 이상의 가스 유도홈으로 이루어진 구조일 수 있다.

상기 가스 유도홈은 상기 롤러 밀착부의 각 면을 따라 연장형성된 구조일 수 있다.

상기 가스 유도홈은 상기 롤러 밀착부의 각 면을 따라 서로 대칭되게 형성된 구조일 수 있다.

상기 가스 배출부는 상기 롤러 밀착부의 밀착면에 대해 수평방향으로 하나 이상 형성되어 가스를 배출하는 가스 배출홈을 더 포함할 수 있다.

상기 가스 배출홈은 상기 가스 유도홈에 대해 수평방향을 이루면서 일정 간격을 두고 적어도 하나 이상 형성된 구조일 수 있다.

상기 가스 배출홈과 상기 가스 유도홈은 서로 교차되는 구조일 수 있다.

상기 가스 배출홈과 상기 가스 유도홈의 내부 단면형상이 삼각형, 사각형, 반원형 중 어느 하나로 이루어진다.

상기 롤러 밀착부는 상기 가스 유도홈에 의해 홈부와 돌출부가 교차를 이루는 요철부가 형성된 구조일 수 있다.

상기 요철부의 돌출부가 원추형을 이루는 구조일 수 있다.

상기 롤러와 밀착되는 상기 돌출부가 제1 접촉부 및 제2 접촉부의 이중으로 형성된 구조일 수 있다.

상기 돌출부의 제1 접촉부는 상기 롤러와 초기에 접촉되는 구조일 수 있다.

상기 돌출부의 제2 접촉부는 상기 롤러와의 접촉으로 상기 제1 접촉부의 마모 후 접촉되는 구조일 수 있다.

상기 가스 유도홈의 인접 위치에 적어도 하나 이상 형성되어 가스 배출을 유도할 수 있는 드릴 홀을 더 포함할 수 있다.

본 장치에 따르면, 환원철 가공시 발생하는 가스를 효과적으로 배출함으로써 분환원철의 공급제한 문제를 해결하고, 이에 따라 분환원철의 손실도 막을 수 있다.

또한, 롤러와의 밀착력을 높이면서도 가스를 배출할 수 있게 되어 원활한 브리켓(HCI)의 제조가 가능해지고, 생산되는 브리켓의 품질을 높여줄 수 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 치크 플레이트를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 A-A부를 절개하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 치크 플레이트의 또 다른 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 A-A부를 절개하여 도시한 도면이다.
도 6은 도 4의 B-B부를 절개하여 도시한 도면이다.
도 7은 본 실시예에 따른 가스 배출부의 또 다른 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 실시예에 따른 치크 플레이트의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 A-A부를 절개하여 도시한 도면이다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 본 실시예에 따른 치크 플레이트를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3은 도 2의 A-A부를 절개하여 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트(1)는 회전하는 두 롤러(2)의 측면에 밀착되어 환원철이 새어나가는 것을 막아주는 구조물이다.

상기 치크 플레이트(1)는 크게 커버부(10)와 롤러 밀착부(20) 및 가스 배출부(30)로 이루어져 롤러(2)에 밀착된 상태에서 환원철이 외부로 새어나가는 것을 방지하는 것과 동시에 환원철에서 발생하는 가스를 외부로 배출시키는 작업을 수행한다.

즉, 상기 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트(1)는 그 몸체를 이루면서 부채꼴형으로 이루어진 커버부(10)의 경우 환원철을 가공하는 한 쌍의 롤러(2) 양 측면에 각각 설치되어 롤러(2)와 롤러(2)가 이루는 측면 공간으로 환원철이 빠져나가는 것을 막아주고, 상기 롤러 밀착부(20)는 상기 커버부(10)의 내측 테두리부에 돌출되어 각 롤러(2)의 외측에 밀착됨으로써 롤러(2)와 롤러(2) 사이 공간의 기밀을 유지한다.

또한, 상기 치크 플레이트(1)의 가스 배출부(30)는 상기 롤러 밀착부(20)의 판면을 따라 연장형성되어 환원철의 가공시 발생되는 가스를 배출하는 것이다.

상기 롤러 밀착부(20)는 각 롤러(2)에 밀착되도록 서로 대칭되게 쌍을 이루면서 형성된 구조이고, 상기 롤러 밀착부(20)는 각 롤러(2)의 원주방향을 따라 돌출되어 V자형을 이루는 구조로서, 상기 치크 플레이트(1)의 롤러 밀착부(20)는 회전하는 롤러(2)의 측면에 효과적으로 밀착되기 위하여 곡률을 갖는 활모양으로 이루어진다.

그리고, 상기 가스 배출부(30)는 발생된 가스를 롤러(2) 외측으로 유도하는 하나 이상의 가스 유도홈(31)으로 이루어지고, 상기 가스 유도홈(31)은 상기 롤러 밀착부(20)의 각 면을 따라 연장형성되며, 상기 가스 유도홈(31)은 상기 롤러 밀착부(20)의 각 면을 따라 서로 대칭되게 형성된 구조일 수 있다.

즉, 상기 롤러(2) 사이에서 분환원철의 압축성형시 발생하는 가스는 롤러(2)와 상기 치크 플레이트(1)의 롤러 밀착부(20)가 접촉되는 부위를 동해 배기될 수 있다. 상기 롤러(2)와 치크 플레이트(1) 간의 접촉부가 완벽한 기밀을 이루지 않기 때문에 수 마이크론에서 수백 나노미터의 틈이 존재하게 되고 이를 통해 가스는 빠져나갈 수 있으나, 접촉 부위가 넓을수록 배기 저항은 커진다.

상기 배기 저항을 줄이기 위해 이 접촉부위에 복수개의 가스 유도홈(31)을 파 상기 가스 배출부(30)를 구성하면, 밀착부위의 면적이 줄어들어 배기 저항을 감소시킬 수 있고, 생성된 상기 가스 유도홈(31)을 따라 가스가 배출될 수 있어 압축시 발생한 가스의 배출을 돕는다.

그러므로, 상기 치크 플레이트(1)의 방출가스에 의한 분환원철의 공급제한 문제의 해결이 가능하고 분환원철의 손실도 막을 수 있다. 이를 통해 원활한 브리켓(HCI)의 제조가 가능해진다.

또한, 상기 롤러 밀착부(20)에 형성된 상기 가스 유도홈(31)은 그 깊이가 10mm ~ 40mm 범위를 유지하는 것이 바람직하다. 상기 가스 배출부(30)를 통해 압축된 가스가 배출되는 것으로, 상기와 같이 형성된 가스 유도홈(31)에 의해 롤러(2)와 롤러 밀착부(20) 간의 전체 접촉면적은 줄어들게 되나, 밀착 압력은 증가되어 환원철의 씰링(Sealing) 효과가 개선될 수 있다.

도 4는 본 실시예에 따른 치크 플레이트의 또 다른 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5는 도 4의 A-A부를 절개하여 도시한 도면이다.

도 6은 도 4의 B-B부를 절개하여 도시한 도면이다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 가스 배출부(30)는 상기 롤러 밀착부(20)의 밀착면에 대해 수평방향으로 하나 이상 형성되어 가스를 배출하는 가스 배출홈(32)을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 가스 배출홈(32)은 상기 가스 유도홈(31)에 대해 수평방향을 이루면서 일정 간격을 두고 적어도 하나 이상 형성되고, 상기 가스 배출홈(32)과 상기 가스 유도홈(31)은 서로 교차되며, 상기 가스 배출홈(32)과 상기 가스 유도홈(31)의 내부 단면형상이 삼각형, 사각형, 반원형 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

즉, 상기 치크 플레이트(1)의 가스 배출을 보다 효과적으로 수행하기 위하여 상기 가스 배출부(30)에 상기 가스 배출홈(32)을 더 부가할 수 있고, 상기 가스 배출홈(32) 및 가스 유도홈(31)의 형상은 다양한 모양으로 구성할 수 있다.

도 7은 본 실시예에 따른 가스 배출부의 또 다른 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 롤러 밀착부(20)는 상기 가스 유도홈(31)에 의해 홈부(21)와 돌출부(22)가 교차를 이루는 요철부가 형성되고, 상기 요철부의 돌출부(22)가 원추형을 이루는 구조로서, 상기 롤러(2)와 롤러 밀착부(20)의 접촉 면적을 줄여 초기 마모를 촉진함으로써 롤러 밀착부(20)를 보다 밀착시키고, 이후 접촉 면적을 넓혀 마모 속도를 감소시킬 수 있다.

이를 위하여, 상기 롤러(2)와 밀착되는 상기 돌출부(22)가 제1 접촉부(22a) 및 제2 접촉부(22b)의 이중으로 형성되고, 상기 돌출부(22)의 제1 접촉부(22a)는 상기 롤러(2)와 초기에 접촉되는 구조이며, 상기 돌출부(22)의 제2 접촉부(22b)는 상기 롤러(2)와의 접촉으로 상기 제1 접촉부(22a)의 마모 후 접촉되는 구조일 수 있다.

즉, 상기 롤러(2)와 밀착되는 상기 롤러 밀착부(20)의 밀착면이 상기 제1 접촉부(22a) 및 제2 접촉부(22b)로 복수개 형성되어 롤러 밀착부(20)의 마모 속도를 감소시킬 수 있다.

도 8은 본 실시예에 따른 치크 플레이트의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 9는 도 8의 A-A부를 절개하여 도시한 도면이다.

도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 가스 배출부(30)의 또 다른 실시예로서 상기 가스 유도홈(31)의 인접 위치에 적어도 하나 이상 형성되어 가스 배출을 유도할 수 있는 드릴 홀(33)을 더 포함할 수 있다.

상기 가스 유도홈(31)의 주변에 일정 간격을 두고 다수의 드릴 홀(33)이 형성되어 환원철에서 발생되는 가스를 보다 효과적으로 배출할 수 있다.

따라서, 환원철 가공시 발생하는 가스를 효과적으로 배출함으로써 분환원철의 공급제한 문제를 해결하고, 분환원철의 손실도 막을 수 있으며, 롤러(2)와 치크 플레이트(1)와의 밀착력을 높이면서도 가스를 배출할 수 있게 되어 원활한 브리켓(HCI)의 제조가 가능해지고, 생산되는 브리켓의 품질을 높여줄 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

1 : 치크 플레이트 2 : 롤러
10 : 커버부 20 : 롤러 밀착부
21 : 홈부 22 : 돌출부
22a : 제1 접촉부 22b : 제2 접촉부
30 : 가스 배출부 31 : 가스 유도홈
32 : 가스 배출홈 33 : 드릴 홀

Claims (16)

1. 환원철을 가공하는 한 쌍의 롤러 양 측면에 각각 설치되어 롤러와 롤러가 이루는 측면 공간으로 환원철이 빠져나가는 것을 막아주는 부채꼴형의 커버부;
   상기 커버부의 내측 테두리부에 돌출되어 각 롤러의 외측에 밀착됨으로써 롤러와 롤러 사이 공간의 기밀을 유지하는 롤러 밀착부; 및
   상기 롤러 밀착부의 판면을 따라 연장형성되어 환원철의 가공시 발생되는 가스를 배출하는 가스 배출부;를 포함하고,
   상기 가스 배출부는 발생된 가스를 롤러 외측으로 유도하는 하나 이상의 가스 유도홈으로 이루어진 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 롤러 밀착부는 각 롤러에 밀착되도록 서로 대칭되게 쌍을 이루면서 형성된 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 롤러 밀착부는 각 롤러의 원주방향을 따라 돌출되어 V자형을 이루는 구조의 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 가스 유도홈은 상기 롤러 밀착부의 각 면을 따라 연장형성된 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 가스 유도홈은 상기 롤러 밀착부의 각 면을 따라 서로 대칭되게 형성된 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 가스 배출부는 상기 롤러 밀착부의 밀착면에 대해 수평방향으로 하나 이상 형성되어 가스를 배출하는 가스 배출홈을 더 포함하는 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 가스 배출홈은 상기 가스 유도홈에 대해 수평방향을 이루면서 일정 간격을 두고 적어도 하나 이상 형성된 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 가스 배출홈과 상기 가스 유도홈은 서로 교차되는 구조의 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 가스 배출홈과 상기 가스 유도홈의 내부 단면형상이 삼각형, 사각형, 반원형 중 어느 하나로 이루어진 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 롤러 밀착부는 상기 가스 유도홈에 의해 홈부와 돌출부가 교차를 이루는 요철부가 형성된 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 요철부의 돌출부가 원추형을 이루는 구조의 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 롤러와 밀착되는 상기 돌출부가 제1 접촉부 및 제2 접촉부의 이중으로 형성된 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 돌출부의 제1 접촉부는 상기 롤러와 초기에 접촉되는 구조의 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트.
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 돌출부의 제2 접촉부는 상기 롤러와의 접촉으로 상기 제1 접촉부의 마모 후 접촉되는 구조의 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트.
16. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 유도홈의 인접 위치에 적어도 하나 이상 형성되어 가스 배출을 유도할 수 있는 드릴 홀을 더 포함하는 환원철 괴상화 장치의 치크 플레이트.

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