KR101908487B1

KR101908487B1 - 원료 장입 장치 및 원료 장입 방법

Info

Publication number: KR101908487B1
Application number: KR1020160143265A
Authority: KR
Inventors: 서경원
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2016-10-31
Publication date: 2018-12-19
Also published as: KR20180047301A

Abstract

본 발명은 원료 장입 장치 및 원료 장입 방법에 관한 것으로서, 이동하는 대차에 원료를 장입하여 원료층을 형성하는 과정; 상기 대차의 상부에 구비되는 롤부재를 상기 원료층의 표층부에 접촉시켜 상기 원료층을 평탄화하는 과정;을 포함하고, 상기 원료층을 평탄화하는 과정에서 상기 롤부재에 냉각매체를 공급하여 상기 롤부재의 표면에 수막을 형성하는 과정을 포함하고, 원료층을 평탄화시키는 롤부재에 부착광이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Description

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

본 발명은 원료 장입 장치 및 원료 장입 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부착광과 낙광의 발생을 억제할 수 있는 원료 장입 장치 및 원료 장입 방법에 관한 것이다.

일반적으로 소결광 제조 공정은 분철광석과 부원료 및 연료(분코크스, 무연탄) 등을 드럼 믹서에 넣어 혼합 및 조습을 실시한 뒤, 소결원료를 혼합하여 소결대차에 일정 높이로 장입한다. 그리고 점화로에 의해 표면 점화 후 하방으로부터 공기를 강제 흡인하면서 소결 배합 원료의 소성이 진행되고 소결광이 제조된다. 이후, 소결이 완료된 소결광은 배광부의 파쇄기(crusher)를 거쳐 냉각기(cooler)에서 냉각되고, 고로 내 장입 및 반응에 용이한 6~50㎜ 입도를 갖는 소결광은 고로로 이송되며, 5㎜ 이하의 크기를 갖는 소결광인 분광은 반광으로 분류되어 소결원료로 다시 사용된다.

이러한 소결조업에서 소결대차 내 원료의 장입상태는 소결광의 품질 및 생산성에 영향을 미치기 때문에 장입장치와 점화로 사이에는 원료층을 평탄화하기 위한 컷 오프 플레이트(cut-off plate)나 압하롤 등의 평탄화장치가 구비되어 있다.

그런데 소결원료는 소결대차에 장입되기 전 조습이 이루어지고, 소결조업은 매우 고온에서 이루어지기 때문에 장입장치의 주변은 고온다습한 환경을 갖게 된다. 이에 원료층을 평탄화하는 과정에서 소결원료가 컷 오프 플레이트나 압하롤의 표면에 부착광이 쉽게 발생하게 된다. 이러한 부착광은 원료층의 평탄도를 저해하할 수 있고, 이로 인해 원료층의 표층부에 점화가 균일하게 이루어지지 않아 소결광의 생산성이나 품질을 저하시키는 문제점이 있다.

또한, 원료층을 평탄화시키는 과정에서 컷 오프 플레이트나 압하롤의 양쪽 가장자리, 예컨대 소결대차의 폭방향으로 양쪽 가장자리 측으로 소결원료가 유출되어 주변 설비를 오염시키는 등의 문제점이 있다.

KR 0722399 B KR 0507750 B

본 발명은 부착광이 발생하는 것을 방지하여 원료층을 균일하게 평탄화시킬 수 있는 원료 장입 장치 및 원료 장입 방법을 제공한다.

본 발명은 낙광이 발생하는 것을 방지할 수 있는 원료 장입 장치 및 원료 장입 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 원료 장입 장치는, 원료가 저장되는 호퍼; 원료를 장입하도록 상기 호퍼와 이동경로를 따라 이동하는 대차 사이에 구비되는 장입 슈트; 및 상기 대차의 상부에 구비되고, 내부에 냉각 매체가 순환하는 유로를 구비하는 롤부재를 포함하는 평탄화모듈;을 포함할 수 있다.

상기 평탄화모듈은 상기 대차의 이동방향에 대하여 상기 장입슈트의 전방에 상기 원료층과 접촉 가능하도록 구비될 수 있다.

상기 평탄화모듈은 상기 냉각매체를 냉각시키는 냉각기를 포함할 수 있다.

상기 롤부재에 상기 냉각 매체를 순환시키도록 상기 냉각기와 상기 롤부재를 연결하는 배관을 포함하고, 상기 배관의 외측에는 단열재가 구비될 수 있다.

상기 평탄화모듈은 상기 롤부재를 회전시키도록 구동기를 포함할 수 있다.

상기 롤부재는, 원통형으로 형성되는 제1영역과, 상기 제1영역의 양쪽에 상기 제1영역의 직경보다 큰 직경을 가지는 제2영역을 포함하고, 상기 제2영역에는 경사면이 구비될 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 원료 장입 방법은, 이동하는 대차에 원료를 장입하여 원료층을 형성하는 과정; 상기 대차의 상부에 구비되는 롤부재를 상기 원료층의 표층부에 접촉시켜 상기 원료층을 평탄화하는 과정;을 포함하고, 상기 원료층을 평탄화하는 과정에서 상기 롤부재에 냉각매체를 공급하여 상기 롤부재의 표면에 수막을 형성하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 원료층을 평탄화하는 과정에서, 상기 롤부재의 표면에 수막이 형성되도록 상기 롤부재의 온도를 주변 온도보다 낮게 유지할 수 있다.

상기 원료층을 평탄화하는 과정에서, 상기 롤부재를 상기 대차의 이동속도와 동일한 속도로 회전시키는 과정을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 대차 내 원료층을 평탄화시키는 롤부재에 부착광이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 롤부재의 온도를 주변 온도보다 낮게 유지하여 롤부재의 표면에 수막을 형성함으로써 롤부재의 표면에 부착광이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 부착광에 의해 원료층의 평탄도가 저하되고, 낙광이 발생하는 것을 방지하여 이후 수행되는 소결조업의 공정 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 롤부재의 양쪽 단부 직경을 중심부보다 크게 형성하여 경사면을 형성함으로써 롤부재가 대차의 폭방향에서 원료층을 감싸도록 배치되어 낙광이 발생하는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원료장입장치가 적용되는 소결광 제조 설비를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 원료장입장치를 구성하는 평탄화 모듈을 보여주는 도면.
도 3은 도 2에 도시된 평탄화 모듈을 구성하는 롤부재의 일 실시 예를 보여주는 단면도.
도 4는 도 2에 도시된 평탄화 모듈을 구성하는 롤부재의 변형 예를 보여주는 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 원료장입장치를 이용하여 원료를 장입하는 상태를 보여주는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원료장입장치가 적용되는 소결광 제조 설비를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 원료장입장치를 구성하는 평탄화 모듈을 보여주는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 평탄화 모듈을 구성하는 롤부재의 일 실시 예를 보여주는 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 평탄화 모듈을 구성하는 롤부재의 변형 예를 보여주는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 소결광 제조 설비는, 폐루프를 형성하는 이동경로(미도시)와, 이동경로를 따라 무한궤도방식으로 이동하는 대차(400)와, 이동경로 상에 배치되어 이동하는 대차(400) 내에 소결 원료를 장입하여 원료층을 형성하는 원료장입장치(100)와, 대차(400) 내 원료의 표층에 화염을 분사하여 점화시키는 점화로(300) 및 대차(400) 내부를 흡인하는 복수의 윈드 박스(미도시)를 포함한다.

먼저, 원료장입장치(100)는 소결광의 원료로 사용되는 소결 원료를 대차(400) 내에 공급한다. 원료장입장치(100)는 대차(400)의 저면에 장입되는 상부광이 저장된 상부광 호퍼(미도시), 상부광의 상부에 장입되며 철광석 원료와 고체 연료로 사용되는 코크스가 혼합된 후에 조립된 배합 원료가 저장되는 써지 호퍼(110)와, 써지 호퍼(110)에서 배출되는 배합 원료를 대차(400)에 장입하는 장입슈트(116)를 포함할 수 있다. 또한, 원료장입장치(100)는 대차(400)에 장입된 원료층의 표층부를 평탄화하기 위한 평탄화 모듈(200)을 포함할 수 있다.

상부광 호퍼는 대차(400)의 상부측 이동경로의 일측 상부에 구비되며, 대차(400)의 바닥에 형성되는 그레이트 바로 배합 원료가 유출되는 것을 방지하기 위하여 상부광을 장입한다. 상부광은 성품 소결광 중 8 내지 15㎜ 정도의 입도를 갖는 소결광을 선별한 것을 의미한다.

써지 호퍼(110)는 상부광 호퍼의 전방, 즉 대차(400)의 이동방향에 대해서 전방에 구비되어, 소결광을 제조하기 위한 배합 원료를 저장한다. 써지 호퍼(110)의 하부에는 장입슈트(116)가 구비되고, 써지 호퍼(110)의 게이트(112)를 통해 배출되는 배합 원료를 드럼 피더(114)에서 혼합하여 장입슈트(116)의 상부로 배출시켜 대차(400)에 장입한다. 장입슈트(116)는 대차(400)의 폭방향으로는 배합 원료를 입도 편석 없이 고르게 장입하고 대차(400)의 깊이 방향으로는 하부에서 상부로 갈수록 입도가 작아지도록 입도 편석시켜 장입한다. 이때, 장입슈트(116)는 경사면을 갖는 플레이트 형상으로 형성될 수도 있고, 도면에 도시된 바와 같이 복수의 롤(116a)을 나란하게 배치하여 형성될 수도 있다. 장입슈트(116)는 직선 형태의 이송 경로를 형성할 수도 있고, 곡선 형태의 이송 경로를 형성할 수도 있으며, 후자의 경우 배합 원료의 수직 편석이 용이한 사이클로이드 곡선 형태의 이송 경로를 형성할 수도 있다.

대차(400)의 이동 방향에 대하여 장입슈트(116)의 전방에는 대차(400) 내 장입된 원료층의 표층부를 압하하는 평탄화모듈(200)이 구비되고, 평탄화모듈(200)의 전방에는 원료층의 표층을 점화하기 위한 점화로(300)가 구비될 수 있다.

평탄화모듈(200)은 대차(400)의 상부에 장입슈트(116)와 점화로(300) 사이에 구비되며, 적어도 일부가 원료층의 표층부에 접촉 가능하도록 구비되어 원료층의 표층부를 압하하여 평탄화시킬 수 있다.

도 2를 참조하면, 평탄화모듈(200)은 내부에 냉각매체가 이동하는 유로가 형성되고 대차(400)의 폭방향을 따라 배치되는 롤부재(210)와, 롤부재(210)를 대차(400) 상부에 회전 가능하도록 지지하는 지지부(220)와, 롤부재(210)에 회전력을 제공하는 구동기(250)와, 롤부재(210)에 냉각매체를 공급하기 위한 냉각기(240)를 포함할 수 있다. 이때, 냉각매체를 롤부재(210)에 순환시키도록 냉각기(240)와 롤부재(210)를 연결하는 배관을 포함할 수 있다. 배관은 냉각매체를 롤부재(210)에 공급하는 공급배관(242)과, 롤부재(210)에서 배출되는 냉각매체를 냉각기(240)에 공급하는 회수배관(244)을 포함할 수 있다. 그리고 냉각기(240)에서 냉각된 냉각매체가 롤부재(210)에 온도 저하없이 공급될 수 있도록 적어도 공급배관(242)의 외측에는 단열재(미도시)가 구비될 수 있다.

도 3을 참조하면, 롤부재(210)는 대차(400)의 폭방향으로 연장되는 몸체(210a)와, 몸체(210a)의 양쪽에 몸체(210a)로부터 연장되도록 구비되는 지지축(210b)을 포함할 수 있다. 이때, 몸체(210a)는 대차(400) 내 원료층과 직접 접촉하여 원료층의 표층부를 평탄화시키는 부분이고, 지지축(210b)은 몸체(210a)를 대차(400) 상부에 대차(400)와 이격되도록 설치하기 위한 부분이다.

몸체(210a)는 원통형으로 형성되는 제1영역(X)과, 제1영역(X)의 양쪽에 제1영역(X)의 직경보다 큰 직경을 갖는 제2영역(Y)을 포함할 수 있다. 이때, 제2영역(Y)은 몸체(210a)의 양쪽 단부로 갈수록 직경이 점차적으로 증가하여 몸체(210a)의 길이방향으로 경사면이 형성될 수 있다. 이와 같은 구성을 통해 몸체(210a)의 제2영역(Y)은 원료가 대차(400) 외부로 빠져나가지 않게 모아주는 역할을 할 수 있다. 따라서 원료층을 평탄화하는 과정에서 원료가 대차(400) 외부로 유출되는 낙광을 억제 혹은 방지할 수 있다.

또한, 롤부재(210)의 내부에는 냉각매체가 이동하는 유로(211)가 구비될 수 있다. 유로(211)는 지지축(210b)과 몸체(210a)를 거쳐 형성될 수 있으며, 유로(211)의 일측에는 냉각매체가 유입되는 주입구(211a)가 형성되고, 타측에는 냉각매체가 배출되는 배출구(211b)가 형성될 수 있다. 유로(211)는 주입구(211a)를 통해 유입되는 냉각매체는 롤부재(210)의 표면에 인접한 영역을 따라 흐르고, 롤부재(210)를 냉각시키고 온도가 상승한 냉각매체는 롤부재(210)의 중심측을 따라 흐르도록 형성될 수 있다. 이에 롤부재(210)의 표면은 유로(211)를 따라 흐르는 냉각매체에 의해 냉각될 수 있다. 롤부재(210)의 표면은 롤부재(210)가 구비되는 주변 온도보다 낮은 온도를 유지하도록 냉각될 수 있고, 롤부재(210)의 표면에는 주변 공기와 원료층 내 수분이 응결되면서 수막이 형성될 수 있다.

도 4를 참조하면, 롤부재(210')는 지지축(214)과, 지지축(214)의 외측에 구비되는 몸체(216)를 포함할 수 있다. 이때, 몸체(216) 내부에는 냉각매체가 수용되도록 공간이 형성될 수 있다. 그리고 지지축(214)에는 냉각매체가 이동하는 경로로 사용되는 주입관(214a)과, 배출관(214b)이 형성될 수 있다. 주입관(214a)의 일측은 지지축(214)의 일측에 연결되는 공급배관(242)과 연결되고, 타측은 지지축(210b)의 측면을 관통하도록 형성될 수 있다. 배출관(214b)의 일측은 지지축(210b)의 일측에 연결되는 회수배관(244)에 연결되고, 타측은 지지축(210b)의 측면을 관통하도록 형성될 수 있다. 이때, 주입관(214a)의 타측은 지지축(214)의 일측, 즉 냉각매체가 유입되는 쪽에 가까운 부분에서 몸체(216)의 측면을 관통하도록 형성하고, 배출관(214b)의 타측은 지지축(214)의 타측에 가까운 부분에서 몸체(216)의 측면을 관통하도록 형성할 수 있다. 이와 같이 롤부재(210') 내에 냉각매체가 주입되는 위치와 배출되는 위치를 다르게 형성함으로써 롤부재(210') 내에서 냉각매체의 흐름을 형성하여 롤부재(210')를 효율적으로 냉각시킬 수 있다. 다시 말해서, 냉각매체가 롤부재(210')의 길이방향, 즉 일측에서 타측까지 이동한 후 배출관(214b)을 통해 배출되도록 하여, 롤부재(210') 전체를 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

몸체(216)와 지지축(214)을 연결하면, 몸체(216)와 지지축(214) 사이에 냉각매체의 흐름을 형성할 수 있는 유로(216a)가 형성될 수 있다. 유로(216)는 지지축(214)에 형성되는 주입관(214a) 및 배출관(214b)과 연통되어 롤부재(210') 내부에서 냉각매체를 순환시킬 수 있다.

지지부(220)는 롤부재(210)를 대차(400)의 이동경로 상부에 대차(400)와 이격되도록 지지하는 지지대(222)와, 롤부재(210)를 지지대(222)에 회전 가능하도록 연결하는 연결부재(224)를 포함할 수 있다. 이때, 연결부재(224)는 베어링을 포함할 수 있다.

냉각기(240)는 롤부재(210)의 일측에 구비되어 롤부재(210)로 공급하는 냉각매체 및 롤부재(210)를 냉각시키고 회수되는 냉각매체를 냉각시킬 수 있다.

구동기(250)는 롤부재(210)의 타측에 구비되어 롤부재(210)에 회전력을 제공하여 롤부재(210)를 회전시킬 수 있다. 구동기(250)는 롤부재(210)가 대차(400)의 이동속도와 거의 동일한 속도로 회전시켜 롤부재(210)와 접촉하는 원료층을 효율적으로 평탄화시킬 수 있다.

이와 같은 구성을 통해 본 발명에 따른 원료장입장치는 이동하는 대차(400)에 원료를 장입한 후 원료층의 표층부를 평탄화시킴으로써 원료층 내부 밀도를 조밀화시켜 점화시 발생하는 풍량에 의해 표층부의 뜨임 현상이나 크랙을 억제할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 원료장입장치를 이용하여 대차에 배합원료를 장입하는 방법에 대해서 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 원료장입장치를 이용하여 원료를 장입하는 상태를 보여주는 도면이다.

우선, 상부광 호퍼에 저장된 상부광을 이동경로를 따라 이동하는 대차(400)의 바닥에 장입하고, 써지 호퍼(110)에 저장된 철광석 및 고체 원료를 포함하는 배합 원료를 상부광의 상부에 장입하여 원료층을 형성한다. 이 경우, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 원료층은 대차(400)의 폭방향에서 중심부측의 높이가 가장자리측의 높이보다 높게 형성된다.

내부에 원료층이 형성된 대차(400)는 이동경로를 따라 이동하면서 평탄화모듈(200)에 의해 표층부가 평탄화될 수 있다. 대차(400)는 이동하면서 이동경로의 상부측에 구비되는 롤부재(210)의 표면과 접촉하게 된다. 롤부재(210)는 구동기(250)에서 제공되는 회전력에 의해 대차(400)의 이동 속도와 유사한 속도로 회전하며, 원료층의 표층부를 평탄화시킬 수 있다. 롤부재(210)는 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 대차(400)의 폭방향을 따라 원료층을 감싸면서 원료층의 표층부를 평탄화시킬 수 있다. 이때, 롤부재(210)를 구성하는 몸체(210a)의 제2영역(Y)은 제1영역(X)과 접촉하면서 대차(400)의 폭방향으로 가장자리측으로 이동하는 원료를 막아주어 대차(400) 밖으로 유출되는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.

또한, 평탄화모듈(200)을 이용하여 원료층의 표층부를 평탄화하는 동안, 롤부재(210)에 냉각매체를 순환시켜 롤부재(210)의 온도, 예컨대 롤부재(210)의 표면 온도를 롤부재(210)의 주변 온도보다 낮게 유지할 수 있다. 이때, 롤부재(210)의 표면 온도를 주변 공기와 원료층에 함유되는 수분의 온도보다 낮게, 바람직하게는 주변 공기에 함유되는 수분이나 원료층에 함유되는 수분이 응결될 수 있는 온도로 유지하여 롤부재(210)의 표면에 수막을 형성할 수 있다. 이렇게 롤부재(210)의 표면에 형성되는 수막은 윤활작용을 하여 롤부재(210)의 표면에 원료가 부착되는 것을 억제할 수 있고, 이에 롤부재(210)의 표면에 부착광이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

원료층의 표층부가 평탄화되면, 대차(400)는 점화로 하측을 통과하면서 원료층의 표층에 화염이 착화되고 대차(400)는 소결구간을 거쳐 배광부로 이동한다. 대차(400)가 소결구간을 이동하는 과정에서, 소결구간 내 윈드 박스의 흡인력에 의해 원료층 내의 고체 연료가 연소되면서 소결광이 제조된다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

100: 원료장입장치 200: 평탄화모듈
210: 롤부재 211: 유로
222: 지지대 240: 냉각기
300: 점화로 400: 대차

Claims

원료가 저장되는 호퍼;
원료를 장입하도록 상기 호퍼와 이동경로를 따라 이동하는 대차 사이에 구비되는 장입 슈트;
상기 대차에 장입된 원료층의 표층부를 압하할 수 있도록 상기 대차의 상부에서 상기 대차의 이동방향에 대하여 상기 장입슈트의 전방에 상기 원료층과 접촉 가능하도록 구비되고, 내부에 냉각 매체가 순환하는 유로를 구비하는 롤부재를 포함하는 평탄화모듈;
상기 롤부재에 냉각매체를 공급하고, 상기 롤부재에서 배출되는 냉각매체를 냉각시키기 위한 냉각기;
상기 롤부재에 냉각매체를 공급하도록 상기 냉각기와 상기 롤부재를 연결하는 공급배관; 및
상기 롤부재에서 배출되는 냉각매체를 상기 냉각매체를 상기 냉각기에 공급하기 위한 회수배관;을 포함하고,
상기 롤부재는,
상기 대차의 폭방향을 따라 원료층을 감싸면서 원료층의 표층부를 평탄화시킬 수 있도록 원통형으로 형성되는 제1영역과, 상기 제1영역의 양쪽에 상기 제1영역의 직경보다 큰 직경을 가지고 상기 롤부재의 길이방향으로 경사면을 형성하는 제2영역을 포함하며,
상기 냉각기에서 냉각된 냉각매체의 온도를 유지하기 위하여 상기 공급배관의 외측에 단열재를 구비하는 원료 장입 장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 평탄화모듈은,
상기 롤부재를 회전시키도록 구동기를 포함하는 원료 장입 장치.
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