KR101921938B1

KR101921938B1 - 냉각 장치

Info

Publication number: KR101921938B1
Application number: KR1020170084973A
Authority: KR
Inventors: 박천수; 박종인
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2018-11-26

Abstract

본 발명은, 상부에 이동경로를 형성하는 본체; 내부에 처리공간이 형성되고, 상기 이동경로에 설치되는 대차; 상기 이동경로에 연통하도록 상기 본체에 장착되는 냉매 공급부; 상기 처리공간의 상부에 배치되는 온도 센서; 상기 처리공간의 상부에 배치되고, 내부에 상기 온도 센서가 삽입되며, 적어도 일부가 신축 가능한 보호 부재;를 포함하는 냉각 장치로서, 온도 센서의 손상 없이 처리공간 내의 처리물 온도를 정확하게 측정할 수 있는 냉각 장치가 제시된다.

Description

냉각 장치{Cooling apparatus}

본 발명은 냉각 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 처리공간 내의 처리물 온도를 정확하게 측정할 수 있는 냉각 장치에 관한 것이다.

소결광은 분철광석, 석회석, 분코크스 및 무연탄 등을 원료로 하여 제조되는 고로 장입물이다. 소결광은 제조가 완료되는 시점에서의 온도가 수백℃ 이므로, 스크린 설비나 벨트 컨베이어 설비 등의 후처리 설비가 고온 열화되는 것을 방지하기 위하여, 소결광은 제조가 완료된 이후 대략 100℃ 이하의 온도로 냉각되어야 한다.

따라서, 소결기에서 제조된 소결광을 냉각기의 쿨러 대차에 장입한 후 원주방향으로 연장된 이동경로를 따라서 쿨러 대차를 이동시키면서 쿨러 대차의 하부에서 상부로 공기를 불어넣으며 소결광을 공랭 방식으로 냉각시킨다.

한편, 쿨러 대차에 장입되어 냉각 중인 소결광의 온도를 정확하게 알아야 쿨러 대차의 하부에 공급 중인 공기의 유량과 유속을 조절하여 쿨러 대차에서 배광되는 소결광의 온도를 대략 100℃ 이하의 온도로 원활하게 제어할 수 있다.

하지만, 쿨러 대차에 장입되어 냉각 중인 소결광은 매우 단단하므로, 소결광의 내부에 온도 센서를 삽입하여 쿨러 대차에서 냉각 중인 소결광의 온도를 측정하는 것은 매우 어렵다. 이에, 종래에는 레이더 온도 센서를 이용하여 소결광의 표면 온도를 측정하였으나, 레이더 온도 센서는 고분진 고온 환경에 장시간 노출되면 빠르게 손상되는 문제점이 있다. 또한, 종래에는 쿨러 대차 상부에 설치된 후드의 내부에서 배가스의 분위기 온도를 측정하는 방식으로 소결광의 표면 온도를 예측하였으나, 이 방식은 후드 내부의 기류가 상당히 불안정하여, 일정한 흐름을 보장하지 못한다는 문제점이 있다.

이에, 종래에는 빠르게 손상되는 레이더 온도 센서에 의해 또는 후드 내부의 불규칙한 기류에 의해, 쿨러 내에서 냉각 중인 소결광의 온도를 정확하게 측정하지 못하였다. 이 경우, 부정확한 또는 왜곡된 온도 측정 결과값에 의하여 쿨러 대차의 하부에 공급되는 공기의 유량과 유속을 적절하게 제어하지 못함에 따라, 쿨러 대차에서 소결광을 원활하게 냉각시키지 못하여 고온으로 배광되는 소결광에 의해 후처리 설비가 예상치 못한 손상을 입게 된다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.

KR

10-1461479

B1

KR

10-2013-0060784

A

본 발명은 처리공간 내의 처리물 온도를 장시간 정확하게 측정할 수 있는 냉각 장치를 제공한다.

본 발명은 처리공간 내의 처리물 온도를 정확하게 측정할 수 있는 냉각 장치로서, 상부에 이동경로를 형성하는 본체; 내부에 처리공간이 형성되고, 상기 이동경로에 설치되는 대차; 상기 이동경로에 연통하도록 상기 본체에 장착되는 냉매 공급부; 상기 처리공간의 상부에 배치되는 온도 센서; 상기 처리공간의 상부에 배치되고, 내부에 상기 온도 센서가 삽입되며, 적어도 일부가 신축 가능한 보호 부재;를 포함한다.

상기 보호 부재는, 상기 이동경로에 교차하는 방향으로 연장되고, 하단이 상기 처리공간의 하부에 장입된 처리물의 표면상에 위치하는 강성관; 상기 강성관의 상단에 장착되는 연성관; 상기 처리공간의 상부를 가로질러 상기 대차에 설치되고, 상기 연성관이 지지되는 연결관;을 포함하고, 상기 강성관의 내부에 상기 온도 센서가 삽입될 수 있다.

상기 강성관은 금속 재질을 포함할 수 있다.

상기 연성관은 주름관을 포함하거나 탄성 재질을 포함할 수 있다.

상기 강성관은 복수개 구비되어 상기 처리공간의 상부를 가로지르는 방향으로 이격되고, 상기 온도 센서는 복수개 구비되어 각각의 강성관에 삽입될 수 있다.

상기 보호 부재는 복수개 구비되어 이동경로를 따라 이격되고, 상기 온도 센서는 복수개 구비되어 각각의 보호 부재의 내부에 삽입될 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 냉각 장치의 처리공간에 처리물을 마련하여 냉각시키는 중에, 처리공간 내의 처리물 온도를 항상 또는 장시간 정확하게 측정할 수 있다.

예컨대 소결광 제조 공정에 적용되면, 소결기에서 배광되는 소결광을 냉각기의 쿨러 대차에 장입한 후 쿨러 대차를 원주 방향으로 이동시키면서 공랭 방식으로 소결광을 냉각시키는 중에 쿨러 대차의 상부에 설치된 보호 부재와 보호 부재에 수납된 온도 센서를 이용하여 이동 중인 쿨러 대차에 장입되어 냉각되는 소결광의 표면 온도를 온도 센서의 손상 없이 정확하게 측정할 수 있다.

따라서, 소결광의 냉각 상태를 실시간으로 확인할 수 있고, 쿨러 대차의 하부에 공급되는 소결광 냉각용 공기의 유량과 유속을 실시간으로 적절하게 제어할 수 있어, 소결광을 대략 100℃ 이하의 온도로 원활하게 냉각시킨 후 배광할 수 있다. 이에, 후처리 설비의 손상을 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 장치의 부분도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 장치의 냉매 흐름에 대한 해석 결과를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 온도 측정부의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 온도 측정부의 작동도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 처리물 설비의 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 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 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

이하에서는 고로 장입물의 제조를 위한 여러 공정들 중, 소결광 제조 공정을 기준으로 실시 예를 설명한다. 그러나 본 발명은 다양한 처리물 공정에서 처리물을 냉각하기 위한 장치로서 적용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 처리물 설비의 개략도이다. 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 처리물 설비를 간략하게 설명한다.

처리물 설비는 소결광 제조 설비를 포함할 수 있다. 처리물 설비는, 일방향으로 배합원료를 이동시키며 소결시킬 수 있도록 형성되는 소결기(10), 소결기(10)의 하류측에 마련되는 파쇄기(20) 및 파쇄기(20)로부터 소결광을 공급받아 냉각시킬 수 있도록 형성되는 냉각 장치(300)를 포함한다. 이때, 냉각 장치(300)의 다른 명칭은 예컨대 냉각기 또는 쿨러이다.

배합원료는 함철원료, 결합재('연료'라고도 함) 및 부원료를 포함한다. 배합원료는 함철원료, 결합재 및 부원료를 혼합한 후 이를 조습하면서 조립하여 마련할 수 있다. 함철원료는 분철광석 또는 미분철광석 등을 포함하고, 결합재는 분코크스 및 무연탄 등을 포함하며, 부원료는 석회석 또는 생석회 등을 포함할 수 있다.

소결기(10)는, 일방향으로 설치되어 상부측과 하부측에 이송경로와 회송경로를 형성하는 컨베이어, 컨베이어에 설치되어 이송경로를 주행하며 내부에 배합원료를 장입받아 소결시키고 회송경로를 주행하면 소결광을 배광한 후 이송경로로 회차하는 소결 대차(11), 소결 대차(11)에 상부광을 장입할 수 있도록 이송경로의 시작 지점에서 소결 대차(11)상에 설치되는 상부광 호퍼(12), 소결 대차(11)에 배합원료를 장입할 수 있도록 상부광 호퍼(12)로부터 일방향으로 이격되어 소결 대차(11)상에 설치되는 배합원료 호퍼(13), 소결 대차(11)에 장입된 배합원료에 화염을 분사할 수 있도록 배합원료 호퍼(13)에서 일방향으로 이격되어 소결 대차(11)상에 설치되는 점화기(14), 이송경로를 주행하는 소결 대차(11)의 하부를 감싸도록 설치되며 소결 대차(11)의 내부에 연통하도록 형성되는 윈드박스(15), 및 윈드박스(15)에 부압을 형성하도록 연결되는 메인 블로어(16)를 포함할 수 있다.

파쇄기(20)는 소결 대차(11)의 회차 지점(이송경로가 종료되면서 회송경로가 시작되는 지점)에 설치되고, 소결 대차(11)가 이송경로의 종료 지점을 지나 회송경로의 시작 지점으로 진입하면서 소결 대차(11)의 내부에서 배광되는 소결광을 안내하고, 소결광을 고로 사용에 적합한 소정의 입도로 파쇄할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 냉각 장치(300)는 파쇄기(20)의 하측에 설치될 수 있고, 파쇄기(20)에서 파쇄된 고온의 소결광을 공랭시켜 원하는 온도까지 냉각시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 장치의 전체 모습을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 장치를 절단하여 입체적인 구조를 도시한 부분도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 장치내의 냉매 흐름에 대한 전산유체역학(CFD) 해석 결과를 도시한 그래프이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 장치의 단면도이다.

도 1 내지 도 4을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 장치(300)를 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 냉각 장치(300)는, 처리공간 내의 처리물 예컨대 소결광의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 냉각 장치로서, 상부에 이동경로를 형성하는 중공의 본체(310), 처리물을 수용할 수 있도록 내부에 처리공간이 형성되고, 이동경로에 설치되는 대차(320), 이동경로에 연통하도록 본체(310)에 장착되고, 본체(310)의 내부에 냉매를 유입시킬 수 있도록 형성되는 냉매 공급부(330), 및 처리공간의 상부에서 처리물의 표면에 접촉되거나 처리물의 표면상에 위치할 수 있도록 대차(310)의 상부에 설치되는 온도 측정부(350)을 포함하고, 또한, 대차(320)의 상부를 커버하여 장착되는 후드(340)를 포함할 수 있다. 한편, 소결기(10)의 소결 대차(11)와 구분하여, 냉각 장치(300)의 대차(320)를 쿨러 대차라 지칭할 수도 있다.

본체(310)는 원주방향으로 연장될 수 있고, 고리 형상으로 형성될 수 있다. 본체(310)는 상부에 이동경로를 형성할 수 있도록 한 쌍의 가이드 레일(311)이 원주방향으로 연장되어 고리 형상으로 형성될 수 있다. 본체(310)는 외부에서 유입되는 공기를 수용할 수 있도록 내부에 공간을 구비할 수 있다. 본체(310)는 한 쌍의 가이드 레일(311) 사이에서 본체(310)의 상부를 관통하여 고리 형상으로 형성되는 개구를 구비하며, 개구를 통해 본체(310)의 내부가 이동경로에 노출될 수 있다.

본체(310)는 한 쌍의 가이드 레일(311)을 이용하여 대차(320)의 하부에 이동경로를 형성할 수 있고, 개구를 통하여 대차(320)의 내부에 연통하며 냉매 예컨대 공기를 공급할 수 있다.

이동경로는 본체(310)의 상부에 구비된 가이드 레일(311)을 따라서 원주방향으로 형성되는데, 장입구간(311), 냉각구간(313), 배출구간(312) 및 연결구간으로 구분될 수 있다. 이때, 연결구간은 장입구간(311) 또는 배출구간(312)을 중심으로 냉각구간(313)의 반대측에서 장입구간(311)과 배출구간(312) 사이를 연결하는 소정의 구간을 지칭한다.

대차(320)는 장입구간(311)을 지나며 내부에 소결광을 장입받을 수 있고, 냉각구간(313)을 지나며 본체(310)로부터 냉매를 공급받아 소결광을 냉각시킬 수 있고, 배출구간(312)에서 하부가 개방되어 냉각된 처리물을 배출한 후 연결구간을 거쳐 장입구간(311)으로 회차될 수 있다. 한편, 배출구간(312)에서 본체(310)의 하측으로 배출된 소결광은 스크린 설비나 벨트 컨베이어 설비 등의 후처리 설비로 공급되고, 이후, 고로 설비로 이송될 수 있다.

대차(320)는 원주방향으로 연장되어 형성될 수 있고, 내부에 처리공간이 형성될 수 있고, 상부가 개방될 수 있다. 대차(320)는 가이드 레일(311)을 따라 주행할 수 있도록 이동경로상에 설치되어 본체(310)의 개구를 커버할 수 있다.

대차(320)는 처리공간의 양 측벽을 형성하도록 본체(310)의 반경방향으로 서로 이격되어 마주보면서, 본체(310)의 원주방향으로 연장되는 측벽 플레이트(322), 측벽 플레이트(322)의 하부를 연결하도록 장착되어 처리공간의 바닥을 형성하는 하부 플레이트(321), 하부 플레이트(321)상의 복수 위치를 상하로 관통하여 형성되는 복수의 통기공, 가이드 레일(311)상을 주행 가능하도록 측벽 플레이트(322)의 하부에 설치되는 주행 휠(323)을 포함할 수 있다. 처리공간은 통기공을 통해 이동경로에 노출되고, 본체(310)의 내부에 연통하며, 냉매가 공급될 수 있다.

냉매 공급부(330)는 이동경로에 연통하도록 본체(310)에 장착될 수 있다. 냉매 공급부(330)는, 본체(310)의 내부에 냉매 예컨대 상온의 공기를 주입할 수 있도록 일단부가 본체(310)에 장착되는 주입관(331), 일단부가 주입관(331)에 교차하는 방향으로 주입관(331)의 외주면에 장착되고, 타단부가 대기 중에서 개방되는 유입관(332), 주입관(331)의 타단부를 관통하여 내부에 장착되는 송풍팬(333)을 포함할 수 있다. 냉매 공급부(330)는 송풍팬(333)을 작동시켜 대기 중의 상온 공기를 유입관(332)에 유입시킨 후 주입관(331)을 통하여 본체(310)의 내부로 주입할 수 있다. 냉매 공급부(330)는 복수개 구비될 수 있고, 냉각구간(313)의 복수의 위치에서 본체(310)에 각각 장착되어 냉매를 원활하게 공급할 수 있다.

냉매 공급부(330)는 본체(310)의 내부에 냉매를 공급할 수 있다. 본체(310)의 내부에 주입된 냉매는 대차(320)의 통기공을 통과하여 처리공간으로 분배되고, 처리공간의 하부에서 상부를 향하는 방향으로 소결광을 통과하며 소결광을 냉각시킬 수 있다. 이후, 소결광의 냉각에 사용된 냉매('배가스'라고도 함)는 대차(320)의 상부를 커버하도록 장착되는 후드(340)에 수집된 후 대기로 방출되거나, 별도의 배가스 처리 설비(미도시)로 이송될 수 있다.

후드(340)는 대차(320)의 상부를 커버하도록 장착될 수 있고, 냉매의 배기를 지연시켜 냉매와 소결광이 접촉하는 시간을 증대시키면서 처리공간내로 주입되는 냉매의 유량이나 유압을 보다 증가시킬 수 있다. 후드(340)는, 내부가 하측으로 개방되고, 대차(320)의 개방된 상부의 적어도 일부를 커버하여 장착되는 커버 플레이트(341), 커버 플레이트(341)의 상측에서 커버 플레이트(341)를 관통하여 장착되는 적어도 하나 이상의 배기 덕트(342)를 포함할 수 있다.

커버 플레이트(341)는 대차(320)의 상부에 원주방향으로 연장될 수 있고, 배기 덕트(342)는 커버 플레이트(341)를 관통하여 대차(320)의 처리공간에 연통할 수 있다. 이때, 배기 덕트(342)는 상단이 대기 중에 개방되어 배가스를 자연 배기시키거나, 상단에 별도의 모터와 흡인 팬 등의 흡인 유닛(미도시)이 구비되어 배가스를 강제 배기시킬 수도 있다. 한편, 배기 덕트(342)는 별도의 배기 라인(미도시)를 통하여 배가스 처리 설비에 연결될 수도 있다.

상술한 후드(340)는 대차(230)의 이동과 무관하도록 설치되어 위치가 고정될 수 있다. 예컨대 대차(230)는 상부가 후드(340)의 커버 플레이트(341)의 하면에 슬라이드 가능하도록 접촉 또는 밀착되어 설치될 수 있다.

한편, 처리공간의 하부에 장입되는 처리물(M)은 통기공이 형성된 하부 플레이트(321)에 가까운 곳부터 냉각되며, 표면의 온도가 가장 높다. 따라서, 처리물의 표면 온도를 원하는 온도로 제어하면, 처리물의 나머지 부분은 대체로 처리물 표면보다 온도가 낮기 때문에, 처리물의 전체 온도를 원하는 온도로 제어할 수가 있다. 따라서, 처리물의 온도를 원하는 온도 이하로 냉각시키기 위하여, 이동경로상의 원주방향과 반경방향의 복수 위치별로 처리물(M)의 표면 온도를 측정한 후 측정 결과에 따라 냉매 공급부(330)의 작동을 제어하여 본체(310)로 유입되는 냉매의 유량과 유속을 제어해야 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 온도 측정부(350)는 이동경로의 장입구간(311)과 배출구간(312) 사이의 냉각구간(313)중의 적어도 두 개소 이상의 지점에 설치될 수 있고, 단부가 처리공간의 상부에서 처리물(M)의 표면에 접촉되거나 처리물(M)의 표면상에 위치할 수 있도록 대차(310)의 상부에 설치될 수 있다.

여기서, 온도 측정부(350)의 단부가 처리물 표면상에 위치하는 것은, 이를테면 처리물의 표면 온도와 동일한 온도이거나, 소정의 오차 범위내에서 처리물의 표면 온도와 유사한 온도가 형성되는 처리물상의 소정 높이내에 온도 측정부(350)의 단부가 위치하는 것을 의미한다.

즉, 온도 측정부(350)는 그 단부가 처리물의 표면에 접촉되거나, 또는, 처리물의 표면에서 이격되더라도 이격된 위치에서 측정한 온도 값이 처리물 표면에서 측정한 온도 값에 소정의 오차 범위 내에서 근접하여 그 의미를 가질 수 있는 소정의 높이내에 위치하도록 설치될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 장치(300)를 모델링 한 후, 전산유체역학을 이용하여 후드(340)내의 배가스 흐름을 소정의 해석 조건으로 해석하고, 그 결과를 벡터로 표시한 3차원 그래프이다. 도면에서 벡터 방향은 냉매 또는 배가스 방향이고, 벡터 색은 파란색에서 빨간색에 가까울수록 속도의 크기값이 크다.

처리물을 냉각하는 중 후드(340)내의 배가스 흐름을 보면, 도 3에 도시된 것처럼 원주방향과 반경방향으로 그 흐름 벡터가 일정한 규칙을 가지도록 나타나는 것이 아니라 불규칙하게 나타남을 볼 수 있다. 따라서, 예컨대 후드(340)에서 배가스를 샘플링하여 온도를 측정하면 결과가 상당히 왜곡될 수 있다.

이를테면 후드(340)내로 유입된 배가스가 후드(340)의 측면으로 흘러 처리공간의 상부에서의 배가스 흐름과 달라지면 후드(340)내의 원주방향의 일지점에서 측정된 온도값이 해당 지점의 직하에 위치한 처리물상의 일지점의 표면 온도에 대응하지 않는다. 즉, 온도값이 왜곡될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 후드(340)내의 배가스 온도를 측정한 후 그 결과로부터 처리물의 표면 온도를 예측하는 것이 아니고, 대차(320)내의 처리공간 상부에 온도 측정부(350)를 마련한 후 그 하단부를 처리물의 표면에 접촉시키거나, 처리물의 표면상에 위치시키고 나서, 온도 측정부(350)를 이용하여 처리물의 온도 상세하게는 처리물의 표면 온도를 정확하게 측정할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 장치의 단면도인데, 더욱 상세하게는 도 2의 A-A' 부분을 절단하여 온도 측정부가 보이도록 도시한 단면도이다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 온도 측정부를 도시한 모식도이며, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 온도 측정부를 도시한 작동도이다. 이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 온도 측정부를 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 온도 측정부(350)는, 처리공간의 상부에 배치되는 온도 센서(354), 처리공간의 상부에 배치되고, 내부에 온도 센서(354)가 삽입되며, 적어도 일부가 신축 가능한 보호 부재를 포함할 수 있다. 이때, 보호 부재는 복수개 구비되어 이동경로를 따라서 원주방향으로 이격될 수 있고, 온도 센서(354)는 복수개 구비되어 각각의 보호 부재의 내부에 삽입될 수 있다.

보호 부재는, 연결관(351), 연성관(352), 강성관(353)을 포함할 수 있다. 연결관(351)은 반경방향으로 연장되고, 처리공간의 상부를 가로질러 대차(320)의 측벽 플레이트(322)에 설치될 수 있고, 측벽 플레이트(322)의 사이를 연결하도록 장착될 수 있다. 연결관(351)에 연성관(352)이 지지될 수 있다. 연결관(351)은 지지축의 역할을 한다.

연성관(352)은 강성관(353)의 상단에 장착되어, 강성관(353)과 연결관(351) 사이를 연결할 수 있다. 연성관(352)은 주름관을 포함하거나, 탄성 재질을 포함할 수 있다. 실시 예에서는 주름관 구조로 형성되는 연성관(352)을 예시한다.

물론, 연성관(353)은 벨로우즈나 주름관 구조를 포함하여 압축이나 휨 또는 틸팅이 가능한 다양한 연성 구조를 포함할 수 있고, 이를 특별히 주름관 구조에 한정하지는 않는다. 한편, 연성관(353)이 벨로우즈나 주름관 구조 및 다양한 연성 구조를 포함하는 경우 그 재질은 후술하는 강성관(353)의 재질과 같을 수 있으며, 연성관(353)이 탄성 재질을 포함할 때, 탄성 재질은 내열성의 고무나 수지 재질을 포함할 수 있고, 실리콘 재질을 포함할 수도 있다.

연성관(352)에 의해 강성관(353)이 높이방향으로 유연성 있게 움직일 수 있으며, 따라서, 처리물(M)의 장입높이가 높아지더라도 강성관(353)이 처리물의 표면에 양호하게 접촉하면서 원활하게 상승할 수 있고, 강성관(353)이 처리물의 표면에 과도하게 접촉하거나 처리물의 표면에 의해 높이방향('상하방향'이라고도 함)으로 과도하게 가압되며 파손되는 것을 방지할 수 있다. 물론, 처리물의 장입 높이가 낮아지더라도 연성관(352)이 늘어나면서 강성관(353)이 하강하여 처리물의 표면에 양호하게 접촉을 유지할 수도 있다. 즉, 연성관(352)이 처리물의 장입 높이의 높낮이 변화를 수용하여 신축, 휨 또는 틸팅되면서 강성관(353)의 높이를 신속하게 조절할 수 있다. 이에, 강성관(353)의 변형이나 파손이 예방될 수 있다.

강성관(353)은 이동경로에 교차하는 방향 예컨대 높이방향으로 연장될 수 있다. 강성관(353)의 다른 명칭은 중공관이나 보호관일 수 있다. 강성관(353)은 상단이 연성관(352)의 하단에 장착되어 지지될 수 있고, 하단이 처리공간의 하부에 장입된 처리물(M)의 표면에 접촉하거나 표면상에 위치할 수 있다.

강성관(353)은 처리물의 표면상에 위치하는 온도 센서(354)를 처리물과의 충돌로부터 보호하고, 처리물의 표면의 온도를 또는 처리물의 표면상의 온도를 온도 센서(354)로 전달하는 역할을 한다. 강성관(353)은 수백 예컨대 700℃ 이상의 고온에서 구조적인 변형이 없고 마모에 강하며 열을 잘 전달하는 금속 재질을 포함할 수 있는데, 예컨대 탄소강 및 스테인리스강 등을 포함할 수 있다. 물론, 금속 재질은 이 외에도 다양할 수 있다.

강성관(353)은, 높이방향으로 연장되고 상부가 개방되는 원통체(353a), 원통체(353a)의 내부에서 높이방향으로 연장되고, 원통체(353a)의 개방된 상부에 연통하는 수납홀(353c), 및 원통체(353a)의 상부의 개구에 장착되는 수납홀 커버(353b)를 포함할 수 있다.

온도 센서(354)는 다양한 열전대를 포함할 수 있고, 예컨대 백금과 세라믹을 이용하여 만들어지는 열전대를 포함할 수 있다. 또한, 온도 센서(354)로 예컨대 작동하는 온도의 범위가 약 800℃ 이하인 K 타입 열전대를 사용할 수도 있고, 작동하는 온도의 범위가 약 1400℃ 이하인 R 타입 열전대를 사용할 수도 있다. 이 외에도 예컨대 처리물의 온도에 대응하여 약 400℃ 이하의 온도 범위에서 원활하게 작동하는 각종 열전대나 온도계를 사용할 수 있다.

온도 센서(354)는 높이방향으로 강성관(353)의 내부에 삽입되어 장착되는데, 예컨대 수납홀(353c)의 내부에 수납되고, 수납홀 커버(353c)에 장착되어 지지될 수 있다. 온도 센서(354)는 강성관(353)을 통해 처리물의 표면 온도를 전달받아 그 값을 측정할 수 있다. 온도 센서(354)가 강성관(353)의 내부에 삽입되기 때문에, 온도 측정 시에 처리물의 표면에 위치하면서 처리물과의 충돌로부터 안전하게 보호될 수 있다.

강성관(353)은 복수개 구비되어 처리공간의 상부를 가로지르는 방향으로 이격되고, 온도 센서(354)는 복수개 구비되어 각각의 강성관(353)에 삽입되며, 또한, 연성관(352)은 강성관(353)의 개수에 맞춰 복수개 구비되고, 각각의 강성관(353)을 연결관(351)에 각각 연결시키도록 장착될 수 있다. 이 구조에 의하여, 처리공간의 폭방향으로의 복수 위치에서 처리물의 표면 온도를 각각 측정할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 온도 측정부(350)는 상술한 설치 구조에 의해, 처리물의 표면 온도를 지속적으로 정확하게 측정할 수 있다. 또한, 온도 측정부(350)는 처리물(M)의 장입 높이 변화 시 처리물(M)의 표면에 온도 센서(354)를 원활하게 위치시킬 수 있으면서, 온도 센서(354)의 손상을 방지할 수도 있다.

따라서, 처리공간 하부의 소결광(M) 온도를 실시간으로 측정할 수 있고, 소결광(M)의 급격한 온도 변화 시에 이를 감지할 수 있다. 따라서, 냉매의 유량과 유속을 조절할 수 있다. 또한, 소결광(M)이 배출구간(312)에서 배광되기 전에 냉각 상태를 실시간으로 미리 확인할 수 있으므로, 냉각 장치(300)에 연결된 후처리 설비의 손상을 예방할 수 있다.

냉각 장치(300)는 제어부(360)를 더 포함할 수 있다. 제어부(360)는 온도 측정부(350)의 온도 센서(354)와 냉매 공급부(330)에 연결될 수 있고, 처리물의 표면 온도를 입력받아, 이를 기 설정된 기준 온도 예컨대 처리물의 기준 냉각 온도에 대비하여, 그 결과에 따라 냉매 공급부(330)의 작동을 증감시킬 수 있다. 예를 들면, 처리물의 표면 온도가 기준 냉각 온도보다 높으면 냉매 공급부(330)의 부하를 늘려 냉매의 유입량을 증대시킬 수 있고, 처리물의 표면 온도가 기준 온도보다 낮으면 냉매 공급부(330)의 부하를 줄여 냉매의 유입량을 감소시킬 수 있다. 또한, 처리물의 표면 온도가 기준 냉각 온도의 범위에 포함되면, 냉매 공급부(330)의 부하를 유지시킬 수 있다. 이에, 처리물을 원하는 온도까지 원활하게 냉각시킨 후 배출할 수 있다.

도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였으나 본 발명은 하기의 변형 예를 포함하여 다양한 형식으로 구성될 수 있다.

본 발명의 변형 예에 따른 강성관(353)은 외주면 형상이 다양할 수 있다. 예컨대 강성관(353)은 수평방향으로의 단면 형상이 타원형이거나, 외주면에 주름, 요철, 골, 홈 및 돌기 중 적어도 하나가 소정의 패턴을 가지고 형성될 수 있다. 이에 강성관(353)의 표면적을 늘려 온도 센서(354)의 작동 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 연결관(351)은 구조 및 재질이 다양할 수 있다. 예컨대 연결관(351)의 적어도 표면이 단열재질 막을 갖거나, 내부에 퍼지 라인이 구비되거나, 연결관(351)의 적어도 일부가 단열재질을 포함할 수 있다. 이에, 대차(320)와 강성관(353)이 열적으로 절연되어 온도 센서(354)에서 온도를 더 정확하게 측정할 수 있다.

본 발명의 변형 예에 따른 냉각 장치(300)는 강성관(353) 및 연성관(352) 중 적어도 하나에 연결되고, 손상을 감지하는 감지부(미도시)를 포함할 수 있다. 예컨대 감지부는, 유량계(미도시), 가스 검지기(미도시), 복수의 튜브(미도시), 진동센서(미도시) 등을 포함할 수 있다. 유량계 및 가스 검지기는 대차(320) 외부에 마련될 수 있다. 튜브는 각각의 일측이 대차(320)의 연결관(351)의 측벽 플레이트(322)를 관통하여 연결관(351)의 내부로 연장되고 연성관(352)을 거쳐 강성관(353)의 내부에 각각 연결될 수 있다. 튜브는 각각의 타측이 유량계와 가스 검지기에 연결될 수 있다. 이때, 강성관(353)은 내부가 밀봉될 수 있다. 예컨대 강성관(353)이 충격에 의해 손상되는 경우, 그 내부로 냉매가 유입될 수 있고, 이는 튜브를 타고 유량계와 가스 검지기로 유입될 수 있다. 즉, 유량계와 가스 검지기에서 소정의 유량과 배가스의 성분이 검출되면 강성관(353)이 손상되었음을 즉시 알 수 있다. 진동센서는 강성관(353)에 장착될 수 있고, 진동감지 여부에 따라 강성관(353)이 처리물의 표면에서 이격되거나 접촉되어 있는 상태를 감지할 수 있고, 이에, 연성관(352)이 정상 작동하며 강성관(353)의 높이를 조절하는지 실시간으로 확인할 수 있다.

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 변형될 것이고, 이 같은 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

10: 소결기 11: 소결 대차
20: 파쇄기 300: 냉각장치
310: 본체 320: 대차
330: 냉매 공급부 340: 후드
350: 온도 측정부 351: 연결관
352: 연성관 353: 강성관
354: 온도 센서 360: 제어부

Claims

상부에 이동경로를 형성하는 본체;
내부에 처리공간이 형성되고, 상기 이동경로에 설치되는 대차;
상기 이동경로에 연통하도록 상기 본체에 장착되는 냉매 공급부;
상기 처리공간의 상부에 배치되는 온도 센서;
상기 처리공간의 상부에 배치되고, 내부에 상기 온도 센서가 삽입되며, 적어도 일부가 신축 가능한 보호 부재; 및
상기 보호 부재에 연결되고, 상기 보호 부재의 내부의 냉매 유량을 검출하여 상기 보호 부재의 손상을 감지하도록 유량계를 구비하는 감지부;를 포함하는 냉각 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 보호 부재는,
상기 이동경로에 교차하는 방향으로 연장되고, 하단이 상기 처리공간의 하부에 장입된 처리물의 표면상에 위치하는 강성관;
상기 강성관의 상단에 장착되는 연성관;
상기 처리공간의 상부를 가로질러 상기 대차에 설치되고, 상기 연성관이 지지되는 연결관;을 포함하고,
상기 강성관은 내부가 밀봉되고, 밀봉된 내부에 상기 온도 센서가 삽입되는 냉각 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 강성관은 금속 재질을 포함하는 냉각 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 연성관은 주름관을 포함하거나 탄성 재질을 포함하는 냉각 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 강성관은 복수개 구비되어 상기 처리공간의 상부를 가로지르는 방향으로 이격되고,
상기 온도 센서는 복수개 구비되어 각각의 강성관에 삽입되는 냉각 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 보호 부재는 복수개 구비되어 이동경로를 따라 이격되고,
상기 온도 센서는 복수개 구비되어 각각의 보호 부재의 내부에 삽입되는 냉각 장치.