KR101749079B1

KR101749079B1 - 원료 장입 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101749079B1
Application number: KR1020150156009A
Authority: KR
Inventors: 정해권; 조병국; 이승진; 정은호; 송민수; 박종인
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2017-06-20
Also published as: CN108351172B; EP3372936B1; EP3372936A4; KR20170053460A; JP2018536837A; EP3372936A1; CN108351172A; WO2017078429A1

Abstract

본 발명은 경로를 따라 주행하는 저장기의 상측에 배치되는 제1호퍼, 상기 제1호퍼의 하측에서 경사지게 연장되고, 연장 방향과 교차하는 방향으로 관통하는 개구를 구비하는 제1장입 슈트, 상기 저장기의 상측에서 상기 제1호퍼로부터 이격되어 배치되는 제2호퍼, 상기 제2호퍼 및 제1장입 슈트의 하측에서 경사지게 연장되는 제2장입 슈트를 포함하는 원료 장입 장치 및 이에 적용되는 원료 장입 방법으로서, 원료층 상부에서 소결광의 회수율 및 강도를 향상시킬 수 있는 원료 장입 장치 및 방법이 제시된다.

Description

원료 장입 장치 및 방법{Charging apparatus and method for raw material}

본 발명은 원료 장입 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원료층 상부에 고체 연료를 균일하게 혼합 장입하여 원료층 상부에서 소결광의 회수율 및 강도를 향상시킬 수 있는 원료 장입 장치 및 방법에 관한 것이다.

소결광은 고로의 제선공정에서 원료로 사용된다. 소결광은 철광석 등의 소결 원료와 고체 연료를 혼합한 후, 고체 연료를 연소시켜, 그 연소열로 철광석을 소결시키는 방식으로 제조된다. 이러한 방식이 적용되는 소결광의 제조공정을 설명하면 다음과 같다.

우선, 다량의 각종 원료 및 부원료 그리고 코크스를 원료 저장기에서 적정량으로 적출한다. 이후, 적출된 원료 및 부원료 그리고 코크스를 수분과 함께 믹서기에서 배합하고, 이를 벨트 컨베이어로 운반하여 써지 호퍼에 임시 저장한다. 이후, 상부광 호퍼에 임시 저장된 상부광과 써지 호퍼에 임시 저장된 배합원료를 소결 대차에 투입한다. 이후, 소결 대차를 점화로의 하측으로 통과시켜 배합원료의 상부를 착화시킨다. 이후, 소결 대차를 배광부측으로 이동시키며, 배합원료의 하부로 공기를 강제 흡인하여 배합원료의 하부로 화염을 전파한다.

이때, 배합원료의 하부로 전달되는 코크스의 연소열은 원료를 건조 및 가소시킨 후에 흡인 블로어로 배출되고, 연소가 완료된 부분의 배합원료는 강제 흡인되는 공기에 의하여 냉각되며 소결된다.

소결 대차가 배광부에 도달하기 이전에 소결 대차에 적재된 배합원료는 소결이 완료된다. 이후, 소결 대차가 배광부에 도달하면, 소결이 완료된 소결광을 배광부로 배광한다. 이후, 소결광은 크러셔에서 일정 크기 이하로 파쇄되고, 냉각장치에 적재되어 냉각된다. 이후, 소결광은 고로로 운반되어 제선공정에서 원료로 사용된다. 상기한 소결광의 제조공정에는 예컨대 하방흡입식의 드와이트-로이드식 소결기가 적용된다.

한편, 하방흡입식의 드와이트-로이드식 소결기에서 상기의 과정으로 배합원료가 소결됨에 있어서, 배합원료의 원료층 상부에는 열량이 부족하고, 원료층 하부에는 열량이 과잉되는 문제점이 있다. 이처럼, 배합원료의 원료층 상부에서 열량이 부족하게 되고 원료층 하부에서 열량이 과잉되면, 원료층의 상부 및 하부에서 제조되는 소결광은 충분한 강도로 소결되지 못하는 문제점이 있다.

KR

10-2004-0088781

A

본 발명은 원료층 상부에서 소결광의 회수율 및 강도를 향상시킬 수 있는 원료 장입 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은 원료층의 상부에 배합원료 및 고체 연료를 균일하게 혼합하여 장입할 수 있는 원료 장입 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은 원료층의 폭방향으로 고체 연료의 장입 조건을 제어할 수 있는 원료 장입 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 원료 장입 장치는, 경로를 따라 주행하는 저장기의 상측에 배치되는 제1호퍼; 상기 제1호퍼의 하측에서 경사지게 연장되고, 연장 방향과 교차하는 방향으로 관통하는 개구를 구비하는 제1장입 슈트; 상기 저장기의 상측에서 상기 제1호퍼로부터 이격되어 배치되는 제2호퍼; 및 상기 제2호퍼 및 제1장입 슈트의 하측에서 경사지게 연장되는 제2장입 슈트;를 포함한다.

상기 제1장입 슈트는 적어도 하부에 상기 저장기가 주행하는 방향으로 상향 경사지게 연장되는 적어도 하나의 경사판을 포함하고, 상기 개구는 상기 저장기가 주행하는 방향으로 이격된 복수의 위치에서 상기 경사판을 관통하여 형성되는 복수개의 슬릿을 포함할 수 있다.

상기 제1장입 슈트는 적어도 하부에 상기 저장기가 주행하는 방향으로 상향 경사지게 배열되는 복수개의 롤러를 포함하고, 상기 개구는 상기 저장기가 주행하는 방향으로 상기 복수개의 롤러 일부 또는 전부가 서로 이격되어 형성되는 복수개의 롤 갭을 포함할 수 있다.

상기 제1장입 슈트의 적어도 상부는 상기 저장기를 기준으로 하여 55° 내지 90°의 각도로 연장되거나 배열되고, 상기 제1장입 슈트는 하부로 갈수록 경사각이 감소할 수 있다.

상기 제1장입 슈트의 적어도 하부에 배열되는 복수개의 롤러는 3㎜ 내지 50㎜의 간격으로 서로 이격될 수 있다.

상기 제2호퍼는 복수개 구비되어 상기 경로의 폭방향으로 배열될 수 있다.

상기 제2호퍼의 출구부에는 복수개의 분할형 게이트가 구비되어 상기 경로의 폭방향으로 배열될 수 있다.

상기 제2장입 슈트는 적어도 하나의 경사판을 포함하고, 상기 경사판은 상기 저장기가 주행하는 방향으로 상향 경사지게 연장될 수 있다.

상기 제2장입 슈트의 적어도 상부는 상기 저장기를 기준으로 하여 55° 내지 90°의 각도로 연장되고, 상기 제2장입 슈트는 하부로 갈수록 경사각이 감소할 수 있다.

상기 제2장입 슈트는 상기 제1장입 슈트로부터 상기 저장기가 주행하는 방향으로 이격되어 하부가 상기 제1장입 슈트의 하부를 마주볼 수 있다.

상기 제2장입 슈트는 적어도 일부에 혼합구간이 형성되고, 상기 혼합구간으로 상기 제1장입 슈트의 상기 개구에서 불출되는 원료가 경유할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 원료 장입 방법은, 경로를 따라 주행하는 저장기에 원료를 장입하는 방법으로서, 원료를 제1이송 경로로 낙하시켜 상기 저장기의 내부로 유도하는 과정; 연료를 제2이송 경로로 낙하시켜 상기 저장기의 내부로 유도하는 과정; 상기 제2이송 경로의 일부 구간에서 상기 원료 및 연료를 혼합하는 과정;을 포함한다.

상기 원료를 상기 저장기의 내부로 유도하는 과정은, 상기 저장기의 주행 방향으로 상향 경사지게 연장되는 상기 제1이송 경로로 상기 원료를 경사지게 낙하시켜 상기 저장기의 내부로 유도하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 연료를 상기 저장기의 내부로 유도하는 과정은, 상기 제1이송 경로의 하측에서 상기 저장기의 주행 방향으로 이격되어 상향 경사지게 연장되는 제2장이송 경로로 상기 연료를 경사지게 낙하시켜 상기 저장기의 내부로 유도하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 연료를 상기 저장기의 내부로 유도하는 과정은, 상기 제2이송 경로로 공급되는 연료의 공급량을 상기 제2이송 경로의 폭방향의 복수 위치별로 조절하며 상기 연료를 상기 제2이송 경로로 경사지게 낙하시키는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 연료를 상기 저장기의 내부로 유도하는 과정은, 상기 연료를 연소 속도별로 구분하여, 상대적으로 연소 속도가 빠른 연료를 상기 제2이송 경로의 중심부로 공급하며 상기 제2이송 경로로 경사지게 낙하시키는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 제2이송 경로의 일부 구간에서 원료 및 연료를 혼합하는 과정은, 상기 제1이송 경로로 경사지게 낙하되는 원료의 일부를 상기 제2이송 경로측으로 불출하는 과정; 상기 제2이송 경로측으로 불출되는 원료를 상기 제2이송 경로의 일부 구간에 경유시켜 연료와 혼합하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 제2이송 경로의 일부 구간에서 원료 및 연료를 혼합하는 과정은, 상기 제1이송 경로로 경사지게 낙하되는 원료의 일부를 상기 제1이송 경로를 관통하여 형성되는 개구로 낙하시키는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 제2이송 경로의 일부 구간에서 원료 및 연료를 혼합하는 과정은, 상기 제2이송 경로측으로 불출되는 원료의 불출량을 조절하며 상기 제1이송 경로로 경사지게 낙하되는 원료의 일부를 상기 제2이송 경로측으로 불출하는 과정;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 원료층 상부에 고체 연료를 높이 방향으로 균일하게 장입할 수 있고, 폭방향으로 장입 조건을 다르게 제어하며 장입할 수 있다. 이로부터, 원료층 상부에서 소결광의 회수율 및 강도를 향상시킬 수 있다.

예컨대 제철소의 소결광 제조설비에 적용되는 경우, 저장기의 내부에 원료층을 장입하는 과정에서, 원료층의 상부층과 표층에 배합원료와 고체 연료를 혼합 장입할 수 있다. 구체적으로는, 제1이송 경로의 하측에 제2이송 경로를 마련하고, 제2이송 경로를 이용하여, 제2이송 경로로 배합원료의 일부가 낙하 혼합되게 하는 방식으로, 원료층의 상부층 및 표층으로 고체 연료 및 배합원료를 균일하게 혼합 공급할 수 있다. 이때, 미립의 배합원료가 고체 연료의 장입과 함께 상부층 및 표층으로 섞여 들어갈 수 있다.

또한, 원료층의 폭방향으로 고체 연료의 장입 조건을 제어하여 고체 연료를 장입할 수 있다. 상세하게는, 주행 경로의 폭방향으로 고체 연료의 종류 및 장입량을 달리할 수 있고, 고체 연료의 입도를 분류하여 고체 연료의 장입 높이를 달리할 수 있다.

이로부터, 배합원료 내의 고체 연료의 비를 감소시킬 수 있고, 원료층의 상부층에서의 소결광 회수율을 증가시킬 수 있고, 주행 경로의 폭방향으로의 성품 소결광의 품질 차이를 크게 감소시킬 수 있다. 또한, 원료층의 상부층 및 표층에서의 열량 불균형과 열량 부족을 해소시킬 수 있다. 결국, 제조되는 소결광의 품질 편차를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입 장치 및 방법이 적용되는 처리설비를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입 장치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 변형 예에 따른 원료 장입 장치를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입 장치의 작동 방식을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 장입 슈트의 세부 구조를 도시한 그래프.
도 6은 본 발명의 비교 예에 따른 원료 장입 장치의 작동 방식을 도시한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장되거나 확대될 수 있고, 도면상에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 사용되는 용어들을 다음과 같이 정의한다. 우선, 본 발명의 실시 예에서는 '상부'를 대상의 위쪽 일부분으로 정의하고, '하부'를 대상의 아랫쪽 일부분으로 정의한다. 즉, '상부'와 '하부'는 '설명하고자 하는 대상'에 포함되는 부분이다. 반면, 본 발명의 실시 예에서는 '상측'을 대상의 위쪽 공간 또는 영역으로 정의하고, '하측'을 대상의 아랫쪽 공간 또는 영역으로 정의한다. 이때, '상측'과 '하측'은 '설명하고자 하는 대상'에 포함되는 부분이 아니며, '설명하고자 하는 대상'의 외부에서, '설명하고자 하는 대상'에 접촉되거나, '설명하고자 하는 대상'으로부터 이격된, 소정의 공간 또는 영역이다.

본 발명은 경로를 따라 주행하는 저장기에 다양한 입도의 원료를 수직 편석하게 장입하는 원료 장입 장치 및 방법에 관한 것으로, 이하에서는 제철소의 소결광 제조설비를 기준으로 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 소정 방향으로 주행하는 장입기로 처리물을 장입하여 처리하는 다양한 처리설비나, 이를 이용한 공정 등에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입 장치 및 방법이 적용되는 처리설비를 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입 장치를 도시한 개략도이다. 도 3(a)는 본 발명의 변형 예에 따른 원료 장입 장치의 제2장입 슈트를 도시한 개략도이고, 도 3(b)는 본 발명의 다른 변형 예에 따른 원료 장입 장치의 제2장입 슈트를 도시한 개략도이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입 장치의 작동 방식을 도시한 공정도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 처리 설비를 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 처리 설비는 구성부로서, 저장기(10), 상부광 호퍼(20), 제1장입기(300), 제2장입기(400), 표층 처리부(50), 점화로(60), 윈드박스(70) 및 배기부(80)를 포함한다.

저장기(10)는 경로를 따라 일 방향으로 주행 가능하도록 형성되는 대차를 포함할 수 있다. 저장기(10)는 내부에 공간이 형성될 수 있고, 상부가 상측으로 개방되어, 저장기(10)의 내부에 형성된 공간이 외부와 연통될 수 있다. 저장기(10)는 복수개 구비되고 경로를 따라 연속하여 배열되어 엔드리스 구조로 연결될 수 있다.

경로는 상부측의 주행 경로 및 하부측의 회송 경로를 포함한다. 저장기(10)는 경로의 상부측에서 주행 경로를 따라 일 방향으로 주행될 수 있다. 저장기(10)는 경로의 하부측에서 회송 경로를 따라 일 방향의 반대 방향으로 회송될 수 있다. 저장기(10)는 주행 경로를 따라 주행하며 내부에 처리물을 장입받아 원료층을 형성할 수 있다. 저장기(10)의 내부에 형성된 원료층은 주행 경로를 따라 일 방향으로 주행하면서 소결 및 냉각 과정을 거쳐 소결광으로 제조될 수 있다. 이후, 소결광은 저장기(10)가 회송 경로로 진입하는 과정에서 저장기(10)로부터 배광될 수 있다. 배광을 완료한 저장기(10)는 회송 경로로 회송된 후, 주행 경로로 회차될 수 있다.

처리물은 저장기(10)의 개방된 상부를 통과하여 저장기(10)의 내부로 장입될 수 있다. 처리물은 원료 예컨대 배합원료 및 연료 예컨대 고체 연료를 포함할 수 있다. 배합원료는 소결광을 제조하기 위한 배합원료일 수 있고, 고체 연료는 소결광의 제조에 사용되는 고체 연료일 수 있다. 저장기(10)의 내부 하측에는 배합원료가 장입되어 원료층의 하부층을 형성할 수 있다. 또한, 저장기(10)의 내부 상측에는 배합원료와 고체 연료가 혼합 장입되어 원료층의 상부층 및 표층을 형성할 수 있다.

상부광 호퍼(20)는 내부에 상부광을 저장 가능하도록 형성되는 다양한 구조의 호퍼를 포함할 수 있다. 상부광 호퍼(20)는 주행 경로의 상측에 위치하되, 주행 경로가 시작되는 일측 단부의 근방에서 상측으로 이격되어 위치할 수 있다. 상부광 호퍼(20)의 하측 단부에는 절출구가 마련될 수 있다. 상부광은 절출구를 통하여 저장기(10)의 내부 바닥면에 낙하 장입될 수 있다.

상부광은 제조가 완료된 소결광 중 8㎜ 내지 15㎜의 입도를 가지는 소결광을 선별하여 마련할 수 있다. 상부광은 저장기(10)에 장입되는 배합원료가 저장기(10)의 바닥면(미도시)을 형성하는 팰릿(pallet)의 그레이트 바(grate bar)측으로 유실되거나, 그레이트 바에 부착되는 것을 방지하는 역할을 한다.

제1장입기(300) 및 제2장입기(400)는 주행 경로의 상측에서 상부광 호퍼(20)로부터 저장기(10)의 주행 방향으로 이격되도록 배치될 수 있다. 제1장입기(300)는 저장기(10)의 내부로 배합원료를 장입하도록 제공되는 구성부이고, 제2장입기(400)는 저장기(10)의 내부로 고체 연료를 장입하도록 제공되는 구성부이다.

상술한 제1장입기(300) 및 제2장입기(400)는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입 장치를 구성하는 구성부로서, 이하에서 이들 구성부를 상세하게 설명한다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입 장치를 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입 장치는 배합원료가 저장되는 제1장입기(300) 및 연료가 저장되는 제2장입기(400)를 포함한다.

제1장입기(300)는 제1호퍼(310), 제1호퍼 게이트(320), 드럼 피더(330), 제1장입 슈트(340)를 포함할 수 있다. 이때, 제1장입 슈트(340)에는 개구가 구비될 수 있다. 제1장입 슈트(340)의 개구는 제2장입기(400)의 상측에서 제1장입 슈트(340)의 적어도 일부를 제1장입 슈트(340)의 연장 방향과 교차하는 방향인 높이방향으로 관통하여 형성될 수 있다.

상기 구조에 의하여, 본 발명의 실시 예에서는 제1장입기(300)로 배합원료의 일부를 제2장입기(400)측에 불출할 수 있다. 예를 들어, 제1장입기(300)는 제1장입 슈트(340)로 낙하되는 배합원료의 일부를 제1장입 슈트(340)의 개구로 통과시켜 제2장입기(400)측으로 불출할 수 있다.

제1호퍼(310)는 경로 예컨대 주행 경로를 따라 주행하는 저장기(10)의 상측에 배치될 수 있다. 제1호퍼(310)는 내부에 배합원료를 저장 가능하도록 형성될 수 있다. 제1호퍼(310)는 하부에 절출구가 마련되고, 절출구에는 제1호퍼 게이트(320) 및 드럼 피더(330)가 장착될 수 있다.

제1호퍼 게이트(320)는 제1호퍼(310)의 절출구에 승강 가능하거나 회전 가능하게 장착될 수 있고, 드럼 피더(330)는 제1호퍼(310)의 절출구에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 배합원료는 제1호퍼(310)의 절출구에 장착된 제1호퍼 게이트(320)를 통과하여 드럼 피더(330)로 공급된 이후, 드럼 피더(330)의 회전수 제어에 의하여 절출량이 조절되며 제1장입 슈트(340)로 낙하 공급될 수 있다.

제1장입 슈트(340)는 제1호퍼(310)의 하측에서 경사지게 연장되어, 배합원료를 안내하는 제1이송 경로를 형성할 수 있다. 이때, 제1장입 슈트(340)는 배합원료의 낙하 궤적과 이탈 속도 및 이탈 각도 등을 고려하여, 제1이송 경로를 예컨대 직선이나 곡선 예컨대 스플라인이나 사이클로이드 등의 형상으로 형성하도록 경사지게 연장될 수 있다.

제1장입 슈트(340)는 제1이송 경로를 이용하여 배합원료의 낙하를 안내하며 저장기(10)의 내부에 적재시키되, 배합원료를 경사지게 낙하시키면서 배합원료의 입도에 따라 순차적으로 적층시켜 수직 편석하게 적재시킬 수 있다.

즉, 제1장입 슈트(340)의 경사 구조에 의하여, 저장기(10)의 내부 상측에는 상대적으로 작은 입도의 배합원료가 적재될 수 있고, 저장기(10)의 내부 하측에는 상대적으로 큰 입도의 배합원료가 적재될 수 있다.

전체적인 형상이 상기한 바와 같이 형성되는 제1장입 슈트(340)의 세부 구조를 하기에서 설명한다.

제1장입 슈트(340)는 적어도 하부에 저장기(10)가 주행하는 방향으로 상향 경사지게 배열되는 복수개의 롤러(R)을 포함할 수 있다. 제1장입 슈트(340)의 상부에는 복수개의 롤러(R)가 저장기(10)가 주행하는 방향으로 상향 경사지게 배열되거나, 적어도 하나의 경사판(미도시)이 배치되어 저장기(10)가 주행하는 방향으로 상향 경사지게 연장될 수 있다.

이때, 제1장입 슈트(340)는 높이방향으로의 소정 위치를 기준으로 하여 상하부가 구분될 수 있다. 또는, 제1장입 슈트(340)는 저장기(10)가 주행하는 방향으로의 소정 위치를 기준으로 하여 상하부가 구분될 수 있다. 예컨대 표층 처리부(50)가 설치된 위치를 기준으로 하여, 점화로(60)의 반대측인 주행 경로의 상류측이 제1장입 슈트(340)의 하부일 수 있고, 점화로(60)측인 주행 경로의 하류측이 제1장입 슈트(340)의 상부일 수 있다. 또는, 제1장입 슈트(340)는 경사각 변화율을 기준으로 하여 상하부가 구분될 수 있다. 예컨대 경사각 변화율이 증가에서 감소로 전환되거나 감소에서 증가로 전환되는 제1장입 슈트(340)의 소정 위치를 기준으로 상하부가 구분될 수 있다.

제1장입 슈트(340)의 적어도 상부는 저장기(10)를 기준으로 하여, 55° 내지 90°의 각도 예컨대 경사각을 가지도록 복수개의 롤러(R)가 경사지게 배열될 수 있고, 제1장입 슈트(340)는 하부로 갈수록 경사각이 감소할 수 있다.

즉, 제1장입 슈트(340)는 상부에서 55° 내지 90°의 경사각으로 형성되어, 배합원료의 초기 낙하 속도를 원하는 값으로 확보할 수 있고, 하부에서 경사각을 감소시켜 배합원료의 이탈 속도의 수평 성분을 원하는 값으로 확보할 수 있다.

제1장입 슈트(340)가 상기와 같은 구조로 구비되는 경우, 제1장입 슈트(340)의 개구는 저장기(10)가 주행하는 방향으로 복수개의 롤러(R) 일부 또는 전부가 서로 이격되어 형성되는 복수개의 롤 갭(g)을 포함할 수 있다.

제1장입 슈트(340)의 적어도 하부에 배열되는 복수개의 롤러(R)는 3㎜ 내지 50㎜의 간격으로 서로 이격될 수 있다. 제1장입 슈트(340)의 상부에 배열되는 복수개의 롤러(R)는 3㎜ 내지 50㎜의 간격으로 서로 이격되거나, 3㎜ 미만 또는 이하의 간격으로 서로 이격될 수 있다.

이처럼 제1장입 슈트(340)의 하부에서 복수개의 롤러(R)가 3㎜ 내지 50㎜의 간격으로 서로 이격됨에 따라, 배합원료가 제2장입기(400)측으로 원하는 불출량만큼 불출될 수 있고, 이에, 배합원료와 고체 연료의 혼합물이 원료층에 원하는 장입 높이로 장입될 수 있다. 즉, 배합원료와 교체 연료의 혼합물이 원료층의 상부층과 표층에 고르게 장입될 수 있다.

예컨대 롤 갭(g)이 3㎜ 미만의 크기로 형성되는 경우, 제1장입 슈트(340)로 낙하되는 배합원료가 롤 갭(g)을 통과하지 못하거나, 배합원료가 롤 갭(g)을 통과하더라도 그 통과량이 의미 있는 값을 갖지 못한다. 즉, 롤 갭(g)이 3㎜ 미만의 크기로 형성되면, 롤 갭(g)을 통과하여 제2장입기(400)측으로 불출되는 배합원료의 불출량이 원하는 값보다 작기 때문에, 원료층의 상부층 및 표층에 배합원료가 균일하게 혼합되지 못하고, 원료층의 표층으로 고체 연료가 편중되어 장입될 수 있다.

롤 갭(g)이 50㎜ 초과의 크기로 형성되는 경우, 롤 갭(g)을 통과하여 제2장입기(400)측으로 불출되는 배합원료의 불출량이 원하는 값보다 크기 때문에, 배합원료와 고체 연료의 혼합물의 장입 높이가 원료층의 상부층에서 하부층측으로 이동되어, 원료층의 통기성이 저하될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1장입 슈트(미도시)는 저장기(10)가 주행하는 방향으로 상향 경사지게 연장되는 일체형의 경사판을 포함하거나, 저장기(10)의 주행 방향으로 상향 경사지게 연장되는 복수개의 분할형의 경사판을 포함할 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1장입 슈트(미도시)는 적어도 하부에 저장기(10)가 주행하는 방향으로 상향 경사지게 연장되는 적어도 하나의 경사판(미도시)을 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1장입 슈트의 상부에는 적어도 하나의 경사판(미도시)이 저장기(10)의 주행 방향으로 상향 경사지게 연장되거나, 복수개의 롤러가 저장기(10)가 주행하는 방향으로 상향 경사지게 배열될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1장입 슈트가 상기와 같은 구조로 구비되는 경우, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1장입 슈트의 개구는 저장기(10)가 주행하는 방향으로 이격된 복수의 위치에서 제1장입 슈트의 상술한 경사판을 관통하여 형성되는 복수개의 슬릿(미도시)을 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1장입 슈트는 본 발명의 실시 예에 따른 제1장입 슈트(340)의 기술적인 특징을 모두 가지도록 형성될 수 있다. 예컨대 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1장입 슈트의 적어도 상부는 저장기(10)를 기준으로 하여, 55° 내지 90°의 경사각으로 연장될 수 있고, 하부로 갈수록 경사각이 감소할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1장입 슈트의 적어도 하부에 형성되는 개구는 3㎜ 내지 50㎜의 너비로 형성될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입 장치의 제2장입기를 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 제2장입기(400)는 내부에 고체 연료가 담기는 제2호퍼(410) 및 저장기(10)로 고체 연료 및 배합원료의 혼합물을 혼합하여 장입하는 제2장입 슈트(420)를 포함할 수 있다. 특히, 제2장입 슈트(420)는 적어도 일부에 혼합구간(A)이 형성되고, 혼합구간(A)으로 제1장입 슈트(340)의 개구에서 불출되는 배합원료를 경유시키며, 배합원료를 고체 연료와 균일하게 혼합할 수 있다.

이때, 제2장입 슈트(420)측으로 불출되며 고체 연료에 혼합되는 배합원료는 제1장입 슈트(340)로 공급되는 전체 배합원료 중에서 상대적으로 입도가 작은 미분 상태의 배합원료를 포함할 수 있다.

상기 구조에 의하여, 본 발명의 실시 예에서는 제2장입기(400)로 배합원료와 고체 연료를 균일하게 혼합하면서 저장기(10)의 내부로 유도할 수 있고, 배합원료와 고체 연료의 혼합물을 원료층의 상부층과 표층으로 장입시킬 수 있다. 즉, 저장기(10)의 내부로 배합원료와 고체 연료를 장입하기 전에, 이들을 균일하게 혼합할 수 있다.

제2호퍼(410)는 저장기(10)의 상측에서 제1호퍼(310)로부터 이격되어 배치될 수 있다. 제2호퍼(410)는 내부에 고체 연료를 저장 가능하도록 형성될 수 있다. 제2호퍼(410)는 하부에 출구부가 형성될 수 있고, 출구부에는 제2호퍼 게이트와 연료 피더(미도시)가 장착될 수 있다.

제2호퍼 게이트는 제2호퍼(410)의 출구부에 승강 가능하거나 회전 가능하도록 장착될 수 있고, 연료 피더는 제2호퍼(410)의 출구부에서 회전 또는 진동 가능하도록 제공될 수 있다. 고체 연료는 제2호퍼(410)의 출구부에 장착된 제2호퍼 게이트를 통과하여 연료 피더로 공급되고, 이후, 연료 피더의 회전수 또는 진동수 제어에 의하여 절출량이 조절되며 제2장입 슈트(420)로 낙하 공급될 수 있다.

한편, 본 발명의 변형 예에서는, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 제2호퍼(410)가 복수개 구비되어 주행 경로의 폭방향으로 배열될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 변형 예에서는, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 제2호퍼(410)의 출구부에 복수개의 분할형 게이트 구조로 제2호퍼 게이트가 구비되어 주행 경로의 폭방향으로 배열될 수 있다.

상기 구조에 의하여, 본 발명의 변형 예들에서는 주행 경로의 폭방향의 복수 위치 또는 구간별로 고체 연료의 불출량을 조절하면서 제2장입 슈트(420)로 공급할 수 있다. 예를 들어, 고체 연료를 연소 속도별로 각각 구분하여 마련하고, 상대적으로 연소 속도가 빠른 고체 연료를 선택하여 주행 경로의 폭방향 중심부에서 제2장입 슈트(420)로 공급할 수 있다. 또는, 고체 연료의 공급량을 주행 경로의 폭방향의 복수 위치별로 조절하여 주행 경로의 폭방향의 양측 가장자리쪽으로 고체 연료의 공급량을 증가시켜 제2장입 슈트(420)로 공급할 수 있다. 이처럼 고체 연료의 공급을 폭방향으로 편중시켜 제어할 수 있기 때문에 본 발명의 변형 예에서는 연료층의 화염 전파의 폭방향 제어를 보다 원활하게 실시할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 제2장입기의 제2장입 슈트를 상게하게 설명한다. 제2장입 슈트(420)는 제2호퍼(410) 및 제1장입 슈트(340)의 하측에서 경사지게 연장되어 고체 연료를 안내하는 제2이송 경로를 형성할 수 있다. 이때, 제2장입 슈트(420)는 고체 연료의 낙하 궤적과 이탈 속도 및 이탈 각도 등을 고려하여, 제2이송 경로를 예컨대 직선이나 곡선 예컨대 스플라인이나 사이클로이드 등의 형상으로 형성하도록 경사지게 연장될 수 있다.

제2장입 슈트(420)는 제2이송 경로를 이용하여 배합원료와 고체 연료의 혼합물의 낙하를 안내하며 저장기(10)의 내부에 적재시키되, 혼합물을 경사지게 낙하시키면서 각각의 입도에 따라 순차적으로 적층시켜 수직 편석하게 적재시킬 수 있다.

즉, 제2장입 슈트(420)의 경사 구조에 의하여, 원료층의 상부층에는 상대적으로 큰 입도의 배합원료 및 고체 연료가 균일하게 혼합되어 적재될 수 있고, 원료층의 표층에는 상대적으로 작은 입도의 배합원료 및 고체 연료가 균일하게 혼합되어 적재될 수 있다. 이때, 제2장입 슈트(420)의 경사각이나 연장 길이 등을 적절하게 선택하여, 배합원료와 고체 연료를 저장기(10)의 내부 상측에 원하는 높이로 균일하게 혼합 장입할 수 있다.

제2장입 슈트(420)는 제1장입 슈트(340)로부터 저장기(10)가 주행하는 방향으로 이격되어, 적어도 하부가 제1장입 슈트(340)의 하부를 마주보고 위치할 수 있고, 제2장입 슈트(420)의 혼합구간(A)은 제2장입 슈트(420)의 하부(420A)에 형성될 수 있다. 이처럼 제2장입 슈트(420)가 제1장입 슈트(340)로부터 저장기(10)가 주행하는 방향으로 이격됨에 따라, 제1장입 슈트(340)에서 실시되는 배합원료의 장입을 방해하지 않으면서 서로 간섭됨 없이 원료층의 상부층과 표층으로 배합원료와 고체 연료의 혼합물을 원활하게 장입할 수 있다. 한편, 제2장입 슈트(420)의 하부(420A)는 표층 처리부(50)를 기준으로 주행 경로의 상류측에 위치할 수 있고, 이에, 표층 처리부(50)보다 선행하는 위치에서 원료층의 상부층과 표층으로 배합원료와 고체 연료의 혼합물을 원활하게 장입할 수 있다.

기본 구조가 상기한 바와 같이 형성되는 제2장입 슈트(420)의 세부 구조를 하기에서 더욱 상세하게 설명한다.

제2장입 슈트(420)는 저장기(10)가 주행하는 방향으로 상향 경사지게 연장되는 적어도 하나의 경사판을 포함할 수 있다. 이때, 제2장입 슈트(420)는 일체형의 경사판을 포함하거나, 복수개의 분할형의 경사판을 포함하는 구조일 수 있다.

예컨대 본 발명의 실시 예에서는 상부(420B)에 상부 경사판(421)을 포함하고, 하부(420A)에 하부 경사판(422)을 포함하는 제2장입 슈트(420)를 예시한다. 이의 경우, 하부 경사판(422)은 제1장입 슈트(340)의 하측 단부와 표층 처리부(50)의 사이에서, 제1장입 슈트(340)의 하부를 마주보고 경사지게 위치할 수 있고, 하부 경사판(422)의 상측에는 제1장입 슈트(340)의 개구가 위치할 수 있다.

한편, 제2장입 슈트(420)의 상하부를 구분하는 방식은 제1장입 슈트(340)의 상하부를 구분하는 방식에 대응될 수 있다. 예컨대, 표층 처리부(50)를 기준으로 하여 주행 경로의 상류측을 제2장입 슈트(420)의 하부(420A)로 구분하고 주행 경로의 하류측을 제2장입 슈트(420)의 상부(420B)로 구분할 수 있다.

제2장입 슈트(420)의 적어도 상부는 저장기(10)를 기준으로 하여, 55° 내지 90°의 각도 예컨대 경사각을 가지도록 연장될 수 있고, 제2장입 슈트(420)는 하부로 갈수록 경사각이 감소할 수 있다.

즉, 제2장입 슈트(420)는 상부(420B)에 배치되는 상부 경사판(421)을 예컨대 55° 내지 90°의 경사각으로 형성하여, 고체 연료의 초기 낙하 속도를 원하는 값으로 확보할 수 있다.

또한, 제2장입 슈트(420)는 하부(420A)에 배치되는 하부 경사판(422)의 경사각을 상부 경사판(421)의 경사각보다 작게하여 배합원료와 고체 연료의 혼합물의 이탈 속도의 수평 성분을 원하는 값으로 확보할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 처리 설비의 나머지 구성부들을 설명한다.

표층 처리부(50)는 제2장입 슈트(420)의 하부에서 저장기(10)가 주행하는 방향으로 이격되어 저장기(10)의 상부를 주행 경로의 폭방향으로 지나도록 배치될 수 있다. 표층 처리부(50)는 저장기(10)가 주행하는 동안, 원료층의 표층과 접촉하며 표층의 표면 높이가 폭방향 및 주행 방향으로 높낮이의 차이 없이 일정하도록 원료층의 표층의 표면을 고르는 역할을 한다. 예컨대 표층 처리부(50)는 주행 경로의 폭방향으로 연장되는 환봉 형상이나 판 형상의 접촉부재, 접촉부재를 이동 및 승강 또는 회전 가능하게 지지하는 구동수단(미도시)을 포함할 수 있다.

점화로(60)는 제2장입기(400)에서 저장기(10)가 주행하는 방향으로 이격되어 주행 경로의 상측에 위치할 수 있다. 점화로(60)는 하측으로 화염을 분사하도록 형성될 수 있고, 저장기(10)가 주행하는 동안, 저장기(10)의 내부에 적재된 원료층으로 화염을 공급하여 착화시키는 역할을 한다.

주행 경로가 종료되는 주행 경로의 타측 단부의 근방에는 파쇄기(미도시) 및 냉각기(미도시)가 배치될 수 있다. 파쇄기는 저장기(10)에서 배광되는 소결광을 공급받아 소정의 입도로 파쇄 가능하도록 형성될 수 있다. 냉각기는 파쇄기로부터 파쇄가 완료된 소결광을 공급받아 냉각시킬 수 있도록 형성될 수 있다.

윈드박스(70)는 주행 경로의 하부에 구비되되, 복수개 구비되어 주행 방향으로 연속하여 배열될 수 있고, 주행 경로를 주행하는 저장기(10)의 내부에 각각 연결될 수 있다. 윈드박스(70)는 부압을 형성하여 저장기(10)의 내부를 흡기할 수 있다. 윈드박스(70)에 의하여 저장기(10)의 내부에 적재된 원료층의 표층에서 하부층을 향하는 방향으로 화염면이 전파되어 원료층이 소결광으로 소결될 수 있다.

배기부(80)는 구성부로 배기챔버, 집진기, 송풍기 및 배기구를 포함할 수 있다. 배기부(80)는 강한 흡인력 예컨대 음압을 제공하여 윈드박스(70)에서 흡기되는 배가스를 외기로 배기하는 역할을 한다. 배기챔버는 배가스가 통과되는 통로를 구비하며, 복수개의 윈드박스(70)에 연결될 수 있다. 집진기는 배가스에 혼입되는 분진을 제거하도록 형성되어 배기챔버의 끝단에 연결될 수 있고, 송풍기는 배기챔버의 반대측에서 집진기에 연결되어 배기챔버에서 집진기측으로 배가스의 흐름을 유도할 수 있다. 송풍기에는 배기구가 연결되어 배가스를 외기로 배출할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입 방법을 상세하게 설명한다. 이때, 하기에서는 본 발명의 실시 예들과 변형 예들에 따른 원료 장입 방법에 대한 상술한 설명과 중복되는 내용은 생략하거나 간단하게 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입 방법은 경로를 따라 주행하는 저장기에 원료를 장입하는 방법으로서, 배합원료를 제1이송 경로로 낙하시켜 저장기의 내부로 유도하는 과정과, 고체 연료를 제2이송 경로로 낙하시켜 저장기의 내부로 유도하는 과정과, 제2이송 경로의 일부 구간에서 배합원료 및 고체 연료를 혼합하는 과정을 포함한다.

우선, 원료 및 연료를 마련한다, 이때, 원료 및 연료는 본 발명이 적용될 수 있는 여러 공정에 대응하여, 다양한 원료 및 연료로 마련될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 하기과 같은 과정으로 원료 및 연료를 마련한다.

우선, 원료 예컨대 배합원료(91)를 마련한다. 예컨대 미분 철광석, 석회석, 미분 코크스 및 무연탄 등을 혼합 및 조습하여 소정 입도의 배합원료로 마련한다. 이때, 배합원료는 소결광을 제조하기 위한 배합원료를 포함한다. 또한, 연료 예컨대 고체 연료(92)를 마련한다. 예컨대 미분 코크스 및 무연탄 중 적어도 하나 이상을 고체 연료로서 마련한다.

이때, 본 발명의 실시 예에서는, 소결광의 제조를 위하여 배합원료에 혼합되는 고체 연료의 함량을 일부 줄이고, 줄어든 함량에 해당하는 양을 제2장입기(400)에서 사용되는 고체 연료로서 마련할 수 있다. 즉, 고체 연료의 일부는 배합원료에 미리 혼합되어 준비되고, 고체 연료의 나머지는 따로 준비되어, 이후, 제2장입기(400)를 통하여 원료층(B)의 상부층(B2) 및 표층(B3)으로 장입된다. 이때, 배합원료에 혼합되지 않고 따로 마련되는 고체 연료의 양은 원료층의 상부층 및 표층으로 공급하고자 하는 연소열 및 연소 속도 등을 고려하여 정해질 수 있다.

이후, 배합원료(91)를 제1장입기(300)의 제1호퍼(310)에 장입하여 준비하고, 고체 연료(92)를 제2장입기(400)의 제2호퍼(410)에 장입하여 준비한다.

이후, 저장기(10)의 주행 방향으로 상향 경사지게 연장되는 제1장입기(300)의 제1장입 슈트(340)을 이용하여, 배합원료(91)를 제1이송 경로로 경사지게 낙하시켜, 주행 중인 저장기(10)의 내부로 유도한다. 한편, 저장기(10)의 내부 바닥면에는 상부광이 소정 높이로 장입되어 마련되고, 배합원료(91)는 상부광의 상측으로 장입된다.

배합원료를 저장기(10)의 내부로 유도함과 함께, 고체 연료를 저장기(10)의 내부로 유도한다. 상세하게는, 제1이송 경로의 하측에서 저장기(10)의 주행 방향으로 이격되어 상향 경사지게 연장되는 제2장입기(400)의 제2장입 슈트(420)를 이용하여, 고체 연료(92)를 제2이송 경로로 경사지게 낙하시켜, 주행 중인 저장기(10)의 내부로 유도한다.

배합원료(91)는 주행 경로의 상류측에서 고체 연료(92)보다 먼저 저장기(10)의 내부로 장입되며 원료층(B)의 하부층(B1)을 형성하고, 고체 연료(92)는 주행 경로의 하류측에서 배합원료(91)보다 늦게 저장기(10)의 내부로 장입되며 원료층(B)의 상부층(B2) 및 표층(B3)을 형성한다.

이처럼, 본 발명의 실시 예에서는 배합원료의 장입 경로로 사용되는 제1이송 경로와 구분되도록 제1이송 경로의 하측으로 이격되어 마련된 제2이송 경로를 사용하여, 고체 연료를 저장기(10)의 내부로 유도할 수 있다. 따라서, 배합원료는 고체 연료에 간섭되지 않으면서 원활하게 장입될 수 있다.

한편, 고체 연료(92)를 저장기(10)의 내부로 유도하는 과정은, 제2이송 경로로 공급되는 고체 연료의 공급량을 제2이송 경로의 폭방향의 복수 위치별로 조절하며, 고체 연료를 제2이송 경로로 경사지게 낙하시키는 과정을 포함할 수 있다.

이러한 과정에 의하여, 주행 경로의 폭방향으로의 복수 위치별로 고체 연료의 장입량을 조절할 수 있고, 예컨대 본 발명의 실시 예에서는, 주행 경로의 폭방향의 양쪽 가장자리부에 보다 많은 고체 연료가 장입되도록 조절한다.

예컨대 원료층(B)을 길이방향으로 다섯 등분하였을 때, 폭방향의 양측 가장자리부의 각 한 등분의 영역에서 소결광의 강도와 분율이 고르게 나타나기 때문에, 본 발명의 실시 예에서는 원료층(B)을 길이방향으로 다섯 등분하여 폭방향의 양측 가장자리부의 각 한 등분에 고체 연료가 더 많이 장입되도록 조절할 수 있다.

한편, 무연탄의 표면은 미분 코크스에 비하여 소수성이므로 보수능이 낮고, 단순 파쇄로 입도가 조절되는 무연탄에 비하여 미분 코크스는 고온에서 건류되는 과정을 거치기 때문에 가공률이 높다. 또한, 미분 코크스는 고정 탄소가 무연탄에 비하여 많다. 이러한 물리, 화학적 특성에 의하여 미분 코크스의 연소속도가 무연탄에 비하여 빠르다. 이처럼 특성이 서로 다른 무연탄과 미분 코크스를 구분하지 않고 고체 연료로서 원료층으로 장입할 경우, 연소 속도의 차이로 인한 각각의 고유한 특성을 살리기 어렵다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는, 고체 연료(92)를 저장기(10)의 내부로 유도하는 과정에서, 고체 연료를 특성 예컨대 연소 속도별로 구분하여 상대적으로 연소 속도가 빠른 고체 연료 예컨대 미분 코크스를 상대적으로 통기성이 나쁜 제2이송 경로의 중심부로 공급하여 제2이송 경로로 경사지게 낙하시킨다.

또한, 고체 연료(92)를 저장기(10)의 내부로 유도하는 과정에서, 고체 연료를 특성 예컨대 연소 속도별로 구분하여 상대적으로 연소 속도가 느린 고체 연료 예컨대 무연탄을 상대적으로 통기성이 좋은 제2이송 경로의 양쪽 가장자리부로 공급하여, 제2이송 경로로 경사지게 낙하시킨다.

이러한 과정에 의하여, 주행 경로의 폭방향으로의 원료층(B)의 연소 불균형을 해소할 수 있다.

예컨대 종래에는 원료층(B)의 중심부에서의 소성 온도가 1128℃ 내지 1289℃의 범위일 때, 원료층(B)의 폭방향의 가장자리부는 594℃ 내지 1174℃의 범위로 소성 온도가 형성되었다. 본 발명의 실시 예에서는, 이러한 원료층(B)의 중심부와 폭방향 가장자리부 간의 온도 편차를 상당히 줄여줄 수 있어, 원료층(B)의 폭방향 가장자리부의 소성 온도를 원료층(B)의 중심부에서의 소성 온도에 근접하도록 향상시킬 수 있다.

또한, 종래에는 원료층(B)의 폭방향 가장자리부가 급속히 냉각되어, 소성 열량이 부족했기 때문에, 원료층(B)의 폭방향 가장자리부에서 소결광으로의 회수율이 예컨대 64.1% 정도였고, 이 때의, 소결광 강도가 45.5%였으며, -10㎜ 이하 분율은 80.5% 정도였다. 본 발명의 실시 예에서는, 이러한 원료층(B)의 폭방향 가장자리에서의 소결광 회수율과 소결 강도와 -10㎜ 이하 분율을 원료층(B)의 중심부의 성품 소결광 수준에 근접하도록 향상시킬 수 있다.

고체 연료를 저장기(10)의 내부로 유도함과 함께, 제2이송 경로의 일부 구간에서 배합원료 및 고체 연료를 혼합한다. 상세하게는, 제1이송 경로로 경사지게 낙하되는 배합원료의 일부를 제1이송 경로를 관통하여 형성되는 개구에 통과시켜 제2이송 경로측으로 낙하 불출한다. 이후, 제2이송 경로측에 불출되는 배합원료를 제2이송 경로의 일부 구간 예컨대 혼합구간(A)측에 경유시켜 배합원료와 혼합한다. 이후, 배합원료와 고체 연료의 혼합물을 원료층(B)의 상부층(B2) 및 표층(B3)으로 장입한다.

이처럼, 본 발명의 실시 예에서는 제1이송 경로로 낙하되는 배합원료의 일부를 제2이송 경로측에 경유시켜 고체 연료와 혼합시킨 후에 원료층(B)의 상부층(B2) 및 표층(B3)으로 장입한다.

따라서, 고체 연료가 원료층(B)의 상부층(B2) 및 표층(B3)에서 원하는 장입 높이로 장입될 수 있고, 배합원료에 균일하게 혼합될 수 있다. 특히, 원료층(B)의 상부층(B2) 및 표층(B3)에서 고체 연료가 편중되어 장입되거나, 소정의 위치 및 높이에 국부적으로 집중되어 장입되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 원료층(B)이 연소 제어 시에 원료층(B)이 불규칙하게 연소되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 배합원료(91)의 일부가 고체 연료(92)에 혼합되어 원료층(B)의 상부층(B2) 및 표층(B3)으로 균일하게 장입될 수 있기 때문에, 원료층(B)의 상부층(B2) 및 표층(B3)에서의 연소 효율과 소결광 회수율이 향상시킬 수 있다. 즉, 원료층(B)의 상부층(B2) 및 표층(B3)에서의 연소열을 원료층(B)의 상부층(B2) 및 표층(B3)에 장입되는 배합원료(91)의 소결에 사용할 수 있다.

이때, 고체 연료에 혼합되는 배합원료는 미분 상태의 배합원료이거나, 3㎜ 내지 50㎜ 입도의 배합원료일 수 있다. 고체 연료에 혼합되는 배합원료의 입도는 제2장입 슈트(340)의 롤 갭(g)을 크기 및 위치를 조절하는 등의 방식으로 제어할 수 있다.

한편, 제2이송 경로의 일부 구간에서 배합원료(91) 및 고체 연료(92)를 혼합하는 과정은, 제2이송 경로측으로 불출되는 배합원료의 불출량을 조절하며 제1이송 경로로 경사지게 낙하되는 배합원료의 일부를 제2이송 경로측으로 불출하는 과정을 포함할 수 있다.

이처럼 제2이송 경로측으로 유도되는 배합원료의 불출량을 조절하여, 배합원료와 고체 연료의 혼합물의 장입 높이를 원하는 높이로 조절할 수 있다. 예컨대 제2이송 경로측으로 유도되는 배합원료의 불출량을 증가시키면, 저장기(10)의 바닥면을 기준으로 하여, 보다 낮은 장입 높이에 배합원료와 고체 연료의 혼합물의 층을 형성할 수 있다. 반면, 제2이송 경로측으로 유도되는 배합원료의 불출량을 감소시키면, 저장기(10)의 바닥면을 기준으로 하여, 보다 높은 장입 높이에 배합원료와 고체 연료의 혼합물의 층을 형성할 수 있다.

주행 경로를 따라 주행하는 저장기(10)는 제1장입기(300)와 제2장입기(400)의 하측을 통과하며 내부에 원료층(B)이 장입되고, 이후, 표층 처리부(50)의 하측을 통과한다. 이때, 표층 처리부(50)를 표층(B3)의 표면에 접촉시켜 표층(B3)의 표면이 폭방향으로 고르도록 평탄화한다.

이후, 저장기(10)는 주행 경로를 따라 주행하면서 점화로(60)의 하측을 지나게 되고, 이때, 원료층(B)이 점화되어 소결이 시작된다. 이후, 저장기(10)의 하측으로 공기를 강제 흡인시켜 원료층(B)의 상부에서 하부로 화염을 전파한다.

원료층(B)은 저장기(10)가 주행 경로를 따라 주행하는 동안 소결 및 냉각 과정을 거쳐 소결광으로 제조되고, 이후, 저장기(10)가 회송 경로로 진입하는 과정에서 배광되어 후속 공정 예컨대 제선공정으로 운반될 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입 장치 및 방법은, 제1이송 경로의 하측에 제2이송 경로를 마련하고, 제2이송 경로를 이용하여 원료층의 상부층 및 표층으로 고체 연료 및 배합원료를 균일하게 혼합 공급할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입 장치 및 방법은, 주행 경로의 폭방향으로 고체 연료의 종류 및 장입량을 달리할 수 있고, 고체 연료의 입도를 분류하여 고체 연료의 장입 높이를 달리할 수 있다.

이로부터, 본 발명의 실시 예에서는 배합원료 내의 고체 연료의 비를 감소시킬 수 있고, 원료층의 상부층에서의 소결광 회수율을 증가시킬 수 있고, 주행 경로의 폭방향으로의 성품 소결광의 품질 차이를 크게 감소시킬 수 있는 기술적 특징들을 제시한다. 또한, 본 발명의 실시 예에서는 원료층의 상부층 및 표층에서의 열량 불균형과 열량 부족을 해소시킬 수 있는 기술적인 특징을 제시한다. 결국, 제조되는 소결광의 품질 편차를 최소화할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제1장입 슈트의 세부 구조를 보여주는 그래프이다. 이때, 도 5의 그래프에서 가로 축은 제1장입 슈트를 구성하고 있는 롤러들의 위치 정보를 의미하고, 세로 축은 제1장입 슈트를 구성하고 있는 롤러들의 롤 갭 정보를 의미한다.

도 2 및 도 4 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입 장치 및 방법을 소결광 제조공정에 적용하여 소결광의 제조를 수행한 후 그 결과를 바탕으로 원료 장입 장치의 세부 구조를 도출하고, 도출된 원료 장입 장치의 세부 구조를 롤러 위치 및 롤 갭 크기를 중심으로 설명한다.

이때, 이하에서 설명되는 롤러 위치 및 롤 갭 크기에 관한 내용들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 한정을 위한 것이 아니다.

우선, 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입 장치 및 처리 설비를 마련한다. 이때, 제1장입 슈트(340)를 상하부에 복수개의 롤러(R)가 연속하여 배열되는 구조로 마련한다. 이후, 복수개의 롤러(R) 사이의 롤 갭(g)을 각각 다르게 하여 소결광 제조공정을 반복 실시한다. 이때, 원료층을 약 800㎜ 이상의 초고층후로 장입하고, 여기서, 원료층의 10% 내지 30%를 상부층으로 형성하고, 5% 내지 10%를 표층으로 형성한다. 또한, 상부광은 원료층 높이의 5~10%로 마련하고, 유효 소성부가 60% 내지 80%가 되도록 공정 조건을 조절한다. 고체 연료로는 미분 코크스나 열원을 포함하는 각종 더스트를 마련한다.

소정의 공정 조건으로 소결광의 제조를 반복 실시하여 그 결과를 도출하고, 이 때의 원료 장입 장치의 세부 구조를 도 5에 도시하였다. 여기서, 그래프로 도시된 원료 장입 장치의 세부 구조는 제조된 소결광의 상부층 및 표층에서의 회수율 및 강도가 상대적으로 향상되었을 때의 원료 장입 장치의 세부 구조이다. 한편, 도 5에 도시된 각 수치들은 앞서 본 발명의 실시 예 및 변형 예에 따른 원료 장입 장치 및 방법에서 설명된 제1장입 슈트의 세부 구조에 포함되는 수치들이며, 그 기술적인 의미에 대하여 이미 충분히 설명된 바, 도 5에서 보여지고 있는 각 수치에 대하여 이하에서 간단하게 설명한다.

제1장입 슈트(340)의 구조를 형성하는 복수개의 롤러(R)들 중에, 가장 낮은 높이에 위치하는 롤러를 제1롤러(R1)라고 하고, 제1롤러(R1)와 이웃하며 두번째로 낮은 높이에 위치하는 롤러를 제2롤러(R2)라고 한다. 이와 같은 방식으로 롤러(R)의 번호를 순서대로 정한다. 가장 높은 위치에 있는 롤러는 제n롤러(Rn)가 된다.

도 5의 그래프에는 첫번째로 낮은 높이의 롤러부터 열 다섯번째로 낮은 높이의 롤러까지의 롤러들을 대상으로 하여, 롤러(R)들 사이의 롤 갭(g)을 그래프에 도시하였다.

도 5의 그래프를 보면, 각 롤러(R)들 사이의 롤 갭(g)은 제1장입 슈트(340)의 하부 경사각에 따라서 달라지는데, 복수의 롤러(R) 배열이 이루는 경사각이 예컨대 25°에서 40°로 커질수록 롤 갭(g)의 크기가 작아질 때, 제조된 소결광의 상부층 및 표층에서의 회수율 및 강도가 상대적으로 향상될 수 있음을 알 수 있다.

또한, 도 5의 그래프를 보면, 제1롤러(R1)와 제2롤러(R2) 사이의 롤 갭(g_1,2)부터 제3롤러(R3)와 제4롤러(R4) 사이의 롤 갭(g_3,4)까지 롤 갭의 크기가 연속적으로 감소하나, 제3롤러(R3)와 제4롤러(R4) 사이의 롤 갭(g_3,4)에서 제4롤러(R4)와 제5롤러(R5) 사이의 롤 갭(g_4,5)까지 롤 갭의 크기는 불연속하게 감소한 것을 볼 수 있다. 이때, 롤 갭의 크기가 불연속인 구간(C)의 후단(D)이 제1장입 슈트(340)의 상하부를 구분하는 기준이 되고, 불연속인 구간(C)의 후단(D)에 표층 처리부(50)가 설치된다. 이처럼, 제1롤러(R1)와 제2롤러(R2) 사이의 롤 갭(g_1,2)부터 제3롤러(R3)와 제4롤러(R4) 사이의 롤 갭(g_3,4)까지의 롤 갭들을 통과하여 제1장입 슈트(340)로 낙하되는 배합원료가 제2장입 슈트(420)의 혼합구간(A)으로 불출되고, 제4롤러(R4)와 제5롤러(R5) 사이의 롤 갭(g_4,5)부터는 배합원료의 불출이 억제될 때, 소결광의 제조가 원활하게 진행되어, 제조된 소결광의 상부층 및 표층에서의 회수율 및 강도가 상대적으로 향상될 수 있음을 알 수 있다.

본 발명에서 제시되는 기술적 특징들을 보다 명확하게 이해하도록, 하기에서는 본 발명의 비교 예에 따른 원료 장입 장치를 예시하고, 이의 작동 방식과 그 결과를 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입 장치 및 방법과 대비하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 비교 예에 따른 원료 장입 장치가 작동하는 방식을 도시한 공정도이다.

본 발명의 비교 예에서는 소결 대차(5)의 상측에 배합원료 장입기(1)와 고체 연료 장입기(3)를 각각 마련하고, 배합원료 슈트(2)의 상부면에 고체 연료 노즐(4)를 위치시켜 원료 장입 장치를 마련한다.

이와 같이, 배합원료의 장입 경로와 교체 연료의 장입 경로가 하나의 경로로 중첩되게 되면, 도면으로 보여지는 바와 같이, 배합원료(6)와 고체 연료(7)가 혼합되지 못하고, 서로 다른 층을 이루어 소결 대차(5)에 장입된다.

이러한 경우, 배합원료(6)의 상부면에 적재된 고체 연료(7)는 배합원료(6)의 상부층 소결에 충분히 기여하지 못하고, 연소되어 소모되기 때문에, 배합원료(6)의 상부에서 융액 생성이 어렵다. 또한, 배합원료(6)의 상부면에 형성된 고체 연료(7)의 층에 의하여 통기성이 저하되게 된다. 특히, 1㎜ 이하의 미립 고체 연료는 연소 속도가 상대적으로 빠르기 때문에, 빠르게 연소되며 연소대를 얇게 형성하여, 열원으로서의 효과를 갖지 못한다. 결국, 본 발명의 상술한 비교 예에서는 배합원료의 표층부 및 상층부에서 충분한 강도의 소결광이 제조되지 못하고 다수가 반광으로 분류됨에 따라 성품 소결광의 회수율이 상대적으로 낮다.

반면, 본 발명의 실시 예에서는 제1이송 경로와 제2이송 경로가 상하로 이격되어 마련된다. 때문에, 제1이송 경로로 낙하되는 배합원료의 일부를 제2이송 경로측으로 낙하시키며, 배합원료를 고체 연료에 용이하게 혼합할 수 있고, 배합원료와 고체 연료의 혼합물을 원료층의 상부층 및 표층으로 원활하게 장입할 수 있다. 결국, 본 발명의 실시 예에서는 원료층의 상부층과 표층에서 배합원료가 충분히 소결되어 성품 소결광의 회수율이 상당히 높다.

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이며, 본 발명의 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

10: 저장기 20: 상부광 호퍼
300: 제1장입기 400: 제2장입기
50: 표층 처리부 60: 점화로
70: 윈드박스 80: 배기부
91: 원료 92: 연료

Claims

경로를 따라 주행하는 저장기의 상측에 배치되는 제1호퍼;
상기 제1호퍼의 하측에서 경사지게 연장되고, 연장 방향과 교차하는 방향으로 관통하는 개구를 구비하는 제1장입 슈트;
상기 저장기의 상측에서 상기 제1호퍼로부터 이격되어 배치되는 제2호퍼; 및
상기 제2호퍼 및 제1장입 슈트의 하측에서 경사지게 연장되는 제2장입 슈트;를 포함하고,
상기 제2장입 슈트는 상부 경사판과, 그 하부에 위치하는 하부 경사판을 포함하며,
상기 하부 경사판의 상측에 상기 제1장입 슈트의 개구가 위치하여, 상기 하부 경사판에 혼합구간이 형성되고,
상기 하부 경사판은 경사각이 상부 경사판의 경사각보다 작은 원료 장입 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1장입 슈트는 상기 제1장입 슈트의 상하부 중 적어도 하부에 상기 저장기가 주행하는 방향으로 상향 경사지게 연장되는 적어도 하나의 경사판을 포함하고,
상기 개구는 상기 저장기가 주행하는 방향으로 이격된 복수의 위치에서 상기 경사판을 관통하여 형성되는 복수개의 슬릿을 포함하는 원료 장입 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1장입 슈트는 상기 제1장입 슈트의 상하부 중 적어도 하부에 상기 저장기가 주행하는 방향으로 상향 경사지게 배열되는 복수개의 롤러를 포함하고,
상기 개구는 상기 저장기가 주행하는 방향으로 상기 복수개의 롤러 일부 또는 전부가 서로 이격되어 형성되는 복수개의 롤 갭을 포함하는 원료 장입 장치.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 제1장입 슈트의 적어도 상부는 상기 저장기를 기준으로 하여 55° 내지 90°의 각도로 연장되거나 배열되고,
상기 제1장입 슈트는 하부로 갈수록 경사각이 감소하는 원료 장입 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제1장입 슈트의 적어도 하부에 배열되는 복수개의 롤러는 3㎜ 내지 50㎜의 간격으로 서로 이격되는 원료 장입 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2호퍼는 복수개 구비되어 상기 경로의 폭방향으로 배열되는 원료 장입 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2호퍼의 출구부에는 복수개의 분할형 게이트가 구비되어 상기 경로의 폭방향으로 배열되는 원료 장입 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 하부 경사판 및 상부 경사판은 상기 저장기가 주행하는 방향으로 상향 경사지게 연장되는 원료 장입 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 제2장입 슈트의 상부는 상기 저장기를 기준으로 하여 55° 내지 90°의 각도로 연장되는 원료 장입 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 제2장입 슈트는 상기 제1장입 슈트로부터 상기 저장기가 주행하는 방향으로 이격되어 하부가 상기 제1장입 슈트의 하부를 마주보는 원료 장입 장치.
청구항 1, 청구항 8 또는 청구항 10에 있어서,
상기 혼합구간으로 상기 제1장입 슈트의 상기 개구에서 불출되는 원료가 경유하는 원료 장입 장치.
경로를 따라 주행하는 저장기에 원료를 장입하는 방법으로서,
원료를 제1이송 경로로 낙하시켜 상기 저장기의 내부로 유도하는 과정;
연료를 제2이송 경로로 낙하시켜 상기 저장기의 내부로 유도하는 과정;
상기 제2이송 경로의 일부 구간에서 상기 원료 및 연료를 혼합하는 과정;을 포함하고,
상기 제1이송 경로로 낙하되는 원료의 일부를 상기 제2이송 경로의 상부보다 경사각이 작은 상기 제2이송 경로의 하부에 형성된 구간에 낙하시켜 원료 및 연료를 혼합하는 원료 장입 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 원료를 상기 저장기의 내부로 유도하는 과정은,
상기 저장기의 주행 방향으로 상향 경사지게 연장되는 상기 제1이송 경로로 상기 원료를 경사지게 낙하시켜 상기 저장기의 내부로 유도하는 과정;을 포함하는 원료 장입 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 연료를 상기 저장기의 내부로 유도하는 과정은,
상기 제1이송 경로의 하측에서 상기 저장기의 주행 방향으로 이격되어 상향 경사지게 연장되는 제2장이송 경로로 상기 연료를 경사지게 낙하시켜 상기 저장기의 내부로 유도하는 과정;을 포함하는 원료 장입 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 연료를 상기 저장기의 내부로 유도하는 과정은,
상기 제2이송 경로로 공급되는 연료의 공급량을 상기 제2이송 경로의 폭방향의 복수 위치별로 조절하며 상기 연료를 상기 제2이송 경로로 경사지게 낙하시키는 과정;을 포함하는 원료 장입 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 연료를 상기 저장기의 내부로 유도하는 과정은,
상기 연료를 연소 속도별로 구분하여, 상대적으로 연소 속도가 빠른 연료를 상기 제2이송 경로의 중심부로 공급하며 상기 제2이송 경로로 경사지게 낙하시키는 과정;을 포함하는 원료 장입 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 제2이송 경로의 일부 구간에서 원료 및 연료를 혼합하는 과정은,
상기 제1이송 경로로 경사지게 낙하되는 원료의 일부를 상기 제2이송 경로측으로 불출하는 과정;
상기 제2이송 경로측으로 불출되는 원료를 상기 제2이송 경로의 하부에 형성된 혼합 구간에 경유시켜 연료와 혼합하는 과정;을 포함하는 원료 장입 방법.
청구항 17에 있어서,
상기 제2이송 경로의 혼합 구간에서 원료 및 연료를 혼합하는 과정은,
상기 제1이송 경로로 경사지게 낙하되는 원료의 일부를 상기 제1이송 경로를 관통하여 형성되는 개구로 낙하시키는 과정;을 포함하는 원료 장입 방법.
청구항 17에 있어서,
상기 제2이송 경로의 혼합 구간에서 원료 및 연료를 혼합하는 과정은,
상기 제2이송 경로측으로 불출되는 원료의 불출량을 조절하며 상기 제1이송 경로로 경사지게 낙하되는 원료의 일부를 상기 제2이송 경로측으로 불출하는 과정;을 포함하는 원료 장입 방법.