KR102049531B1

KR102049531B1 - 환원철 제조 장치

Info

Publication number: KR102049531B1
Application number: KR1020170164157A
Authority: KR
Inventors: 김용찬
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2019-11-27
Also published as: KR20190064874A

Abstract

본 발명의 예시적 실시예에 따른 환원철 제조 장치는, 원료를 반응 가스로 환원 처리하여 환원철을 제조하는 환원철 제조 장치로서, 반응 가스가 흐르는 내부 공간을 가지는 반응로; 상기 반응로 내부에 배치되며, 상기 반응 가스에 노출되도록 원료를 이송시키는 이송부; 상기 이송부에 진동을 가하는 진동발생부; 및 상기 이송부 상에 배치되어 상기 원료를 회전시키는 회전부;를 포함할 수 있다. 상기 이송부는 상기 반응로의 입구에서 출구를 향해 하향 경사진 구조로 배치될 수 있다.

Description

환원철 제조 장치{REDUCED IRON PRODUCING APPARATUS}

본 발명은 환원철 제조 장치에 관한 것이다.

분말 또는 펠렛(pellet) 형태의 산화철을 고온의 반응로 내부에서 컨베이어 벨트를 이용해 연속 이송하여 환원 처리를 수행하여 환원철을 제조하는 경우, 환원 가스와 접촉하는 상부는 충분히 반응하여 환원되지만, 하부는 환원 가스와 접촉할 기회가 많지 않아 거의 환원되지 않는 경우가 빈번히 발생한다.

특히, 펠렛의 크기가 클수록 상하부층이 생기게 되는데, 이를 회피하기 위해서 펠렛의 형상을 작게하거나 환원 가스의 양을 증가시키는 방법이 사용된다. 그러나, 이는 경제성과 생산성 측면에서 매우 불리하게 작용하여 현장 적용이 어려운 경우가 많다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 펠렛 형태의 원료가 상부와 하부로 나누어져 불균일하게 환원되는 문제를 해결할 수 있는 환원철 제조 장치를 제공하는 것이다.

다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 이에 포함된다고 할 것이다.

본 발명의 예시적 실시예에 따른 환원철 제조 장치는, 원료를 반응 가스로 환원 처리하여 환원철을 제조하는 환원철 제조 장치로서, 반응 가스가 흐르는 내부 공간을 가지는 반응로; 상기 반응로 내부에서 원료를 이송시키면서 상기 반응 가스에 노출되도록 하는 이송부; 상기 이송부에 진동을 가하는 진동발생부; 및 상기 이송부 상에 배치되어 상기 원료를 회전시키는 회전부;를 포함하고, 상기 이송부는 상기 반응로의 입구에서 출구를 향해 하향 경사진 구조로 배치될 수 있다.

상기 회전부는 상기 원료가 이송되는 방향인 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되는 몸체, 및 상기 몸체에서 상기 이송부를 향해 연장되는 브러시 부재를 포함하고, 상기 브러시 부재는 상기 이송부 상에 놓여 이송되는 상기 원료와 부분적으로 접촉하여 상기 원료를 회전시킬 수 있다.

상기 브러시 부재는 탄성을 갖는 금속 와이어가 상기 몸체를 따라서 배열되어 이루어지는 막 구조를 가질 수 있다.

상기 브러시 부재는 내열성 및 내화성을 갖는 패브릭 스트립이 상기 몸체를 따라서 배열되어 이루어지는 막 구조를 가질 수 있다.

상기 회전부는 다수개가 상기 이송부 상에 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.

상기 이송부는 복수의 홈이 형성된 엠보싱 구조를 갖는 이송 벨트, 및 상기 이송 벨트의 양 사이드측 가장자리에 구비되어 상기 원료의 이탈을 방지하는 가이드월을 포함할 수 있다.

상기 가이드월은 상기 반응 가스가 통과하는 복수의 가스홀을 구비하며, 상기 복수의 가스홀은 상기 원료의 크기보다 작은 크기를 가질 수 있다.

상기 이송부의 하부에 제공되어 진동량 조절과 높이 조절을 수행하는 완충부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 펠렛 형태의 원료가 상부와 하부로 나누어져 불균일하게 환원되는 문제를 해결할 수 있는 환원철 제조 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 환원철 제조 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 환원철 제조 장치에서 반응로를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 원료가 이송 벨트에 놓인 상태에서 회전부와 접촉하는 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 회전부를 개략적으로 나타내는 단면도 및 정면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 회전부를 개략적으로 나타내는 단면도 및 정면도이다.
도 6은 원료가 이송 벨트에 놓인 상태에서 회전부에 의해 회전되는 과정을 단계별로 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 예시적 실시예에 따른 환원철 제조 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 환원철 제조 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 2는 도 1의 환원철 제조 장치에서 반응로를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 3은 원료가 이송 벨트에 놓이 상태에서 회전부와 접촉하는 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

본 발명의 예시적 실시예에 따른 환원철 제조 장치(1)는 환원철 제조를 위한 원료(M), 예를 들어 분말 또는 펠렛(pellet) 형태의 산화철을 반응 가스(G)로 환원 처리함으로써 환원철을 제조할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 환원철 제조 장치(1)는 반응로(10)를 포함할 수 있다. 반응로(10)는 고온에 견디고 화학적으로 안정한 물질, 예컨대 내화물로 이루어질 수 있다. 다만, 반응로(10)의 재질이 이에 한정되는 것은 아니다.

반응로(10)는 호퍼(10a)를 통해서 입구로 장입되는 원료(M)에 대한 환원 처리가 수행되는 내부 공간(11)을 가질 수 있다. 내부 공간(11)은 반응로(10)의 길이 방향을 따라서 길게 연장될 수 있다.

반응로(10)는 반응 가스(G)가 내부 공간(11)을 흐르도록 제공될 수 있다. 반응 가스(G)로는, 예를 들어 수소 가스 또는 일산화탄소 가스가 사용될 수 있다.

반응로(10) 내에서 환원 처리 후 제조되는 환원철(Rm)은 반응로(10) 출구(13)에 구비되는 저장용기(10b) 내에 저장될 수 있다.

본 발명의 예시적 실시예에 따른 환원철 제조 장치(1)는 이송부(20)를 포함할 수 있다. 이송부(20)는 반응로(10) 내부에서 원료(M)의 이송 방향으로 길게 연장되며, 반응로(10)의 입구(12)에서 출구(13)를 향해 하향 경사진 구조로 배치될 수 있다. 이송부(20)의 경사 각도는 원료(M)의 형상과 이동도에 따라서 적절하게 조정될 수 있다.

이송부(20)는 내부 공간(11)을 따라서 원료(M)를 이송시키면서 원료(M)를 반응 가스(G)에 노출시킬 수 있다. 여기서, 원료(M)가 이송되는 이송 방향은 반응 가스(G)의 흐름 방향과 반대 방향일 수 있다. 원료(M)는 이송부(20) 상에 놓여져 내부 공간(11)을 따라 이동하며 반응 가스(G)와 접촉하여 환원될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 이송부(20)는 복수의 홈(21a)이 형성된 이송 벨트(21)를 포함할 수 있다. 복수의 홈(21a)은 대략 반원형으로 이송 벨트(21)의 표면에서 소정 깊이로 함몰되어 제공되며, 열과 행 방향을 따라서 배열될 수 있다. 이송 벨트(21)는, 예를 들어 복수의 홈(21a)이 함몰되어 형성된 엠보싱 구조를 가질 수 있다.

홈(21a)의 크기나 형상은 원료(M)의 크기와 형상에 대응하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 원료(M)가 홈(21a) 내에 수용되되 용이하게 빠져나올 수 있는 크기와 형상을 가질 수 있다.

따라서, 원료(M)는 이송 벨트(21) 상에서 경사면을 따라 연속하여 이동하지 않고 각 홈(21a)에 얹혀질 수 있으며, 일정 시간동안 홈(21a) 안에 머물다가 진동 등에 의해 경사면을 따라서 하부로 이동하여 다른 홈(21a)에 얹혀질 수 있다. 그리고, 최종적으로는 반응로(10)의 출구(13)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

이송부(20)는 이송 벨트(21)의 양 사이드측 가장자리에 구비되는 가이드월(22)을 포함할 수 있다. 가이드월(22)은 원료(M)의 측면 방향 이탈을 방지할 수 있다. 이를 위해 가이드월(22)은 원료(M)의 최대 직경보다 높은 높이로 제공될 수 있다.

가이드월(22)은 반응 가스(G)가 통과하는 복수의 가스홀(22a)을 구비할 수 있다. 복수의 가스홀(22a)은 원료(M)가 빠져나가지 않도록 원료(M)의 크기보다 작은 크기를 가질 수 있다. 가이드월(22)은, 예를 들어 철망 또는 타공판의 형태로 다공성 구조를 가질 수 있다.

이송부(20)는 가이드월(22)에 형성된 복수의 가스홀(22a)을 통해 원료(M)가 반응 가스(G)에 보다 많이 노출되도록 할 수 있으며, 따라서 보다 고르게 환원이 이루어지도록 할 수 있다.

본 발명의 예시적 실시예에 따른 환원철 제조 장치(1)는 진동발생부(30)를 포함할 수 있다. 진동발생부(30)는 이송부(20)에 진동을 가할 수 있다.

진동발생부(30)는 이송부(20)와 연결되어 이송 벨트(21)가 상하 반복운동을 할 수 있는 물리적 진동을 발생시킬 수 있다. 따라서, 이송 벨트(21) 상에 놓이는 원료(M)는 이송 벨트(21)의 경사진 경사면과 진동발생부(30)에서 가해지는 진동에 의해 회전하며 반응로(10)의 출구(13)로 이송될 수 있다.

한편, 이송부(20)의 하부에는 완충부(40)가 제공되어 진동발생부(30)에서 가해지는 진동량을 조절할 수 있다. 또한, 이송부(20)의 높이 조절을 수행할 수 있다. 완충부(40)는, 예컨대 탄성 스프링일 수 있다.

본 발명의 예시적 실시예에 따른 환원철 제조 장치(1)는 회전부(50)를 포함할 수 있다. 회전부(50)는 이송부(20) 상에 배치되어 이송되는 원료(M)를 회전시킬 수 있다. 회전부(50)는 다수개가 이송부(20) 상에 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 회전부(50)는 이송부(20) 상에서 원료(M)가 이송되는 방향인 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되는 몸체(51)와, 몸체(51)에서 이송부(20)를 향해 연장되는 브러시 부재(52)를 포함할 수 있다.

몸체(51)는 길이가 긴 막대 형상을 가지며, 이송 벨트(21)의 양측 가이드월(22)을 가로지르는 구조로 배치될 수 있다. 몸체(51)의 표면에는 브러시 부재(52)가 아래의 이송 벨트(21)를 향해 늘어지는 구조로 연장되어 구비될 수 있다.

브러시 부재(52)는 이송 벨트(21)의 경사면을 따라 이송되는 원료(M)와 부분적으로 접촉하여 원료(M)를 회전시킬 수 있다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 브러시 부재(52)는 탄성을 갖는 금속 와이어(52a)가 몸체(51)를 따라서 배열되어 이루어지는 막 구조를 가질 수 있다.

또한, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 브러시 부재(52')는 내열성 및 내화성을 갖는 패브릭 스트립(52b)이 몸체(51)를 따라서 배열되어 이루어지는 막 구조를 가질 수 있다.

필요에 따라서 금속 와이어(52a)와 패브릭 스트립(52b)의 길이 및 배열 간격 등은 다양하게 조정될 수 있다. 또한, 금속 와이어(52a)와 패브릭 스트립(52b)은 원료(M)의 형상(펠렛 형상)의 손상을 완화하고 원료(M)가 걸려서 회전될 수 있도록 적당한 탄성과 연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.

도 6에서는 원료가 이송 벨트에 놓인 상태에서 회전부에 의해 회전되는 과정을 단계별로 개략적으로 나타내고 있다.

도 6을 참조하면, 원료(M)는 이송 벨트(21) 상에서 진동 및 경사면을 따라 이송되면서 상부가 브러시 부재(52)에 걸려 이송 방향과 반대 방향으로 힘을 받게 되어 회전될 수 있다. 따라서, 원료(M)는 회전을 통해 표면이 전체적으로 고르게 반응 가스(G)에 노출되게 되어 균일하게 환원될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 환원철 제조 장치(1)는 펠렛 형상의 원료(M)를 반응 가스(G)가 흐르는 반응로(10) 내에서 이송하면서 반응 가스(G)에 노출되도록 하여 환원처리함으로써 환원철(Rm)을 제조할 수 있다.

특히, 이송 벨트(21)가 복수의 홈(21a)이 형성된 엠보싱 구조를 가짐으로써 이송되는 원료(M)가 홈(21a)에 수용되어 일정시간 동안 머무르면서 충분한 환원이 이루어지도록 시간을 확보하고, 경사면을 갖도록 경사지게 배치된 상태에서 진동을 받음으로써 원료(M)를 이송시키면서 회전시킬 수 있어서 원료(M)의 상부와 하부가 균일하게 환원되도록 할 수 있다.

또한, 이송 중간중간에 배치되는 회전부(50)를 통해 보다 확실하게 원료(M)를 회전시켜 뒤집어줌으로써 원료(M)가 전체적으로 고르게 환원되도록 하여 품질이 우수한 환원철(Rm)을 제조할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1... 환원철 제조 장치
10... 반응로
20... 이송부
30... 진동발생부
40... 완충부
50... 회전부
M... 원료
G... 반응 가스

Claims

원료를 반응 가스로 환원 처리하여 환원철을 제조하는 환원철 제조 장치로서,
반응 가스가 흐르는 내부 공간을 가지며, 입구로 장입된 상기 원료를 상기 내부 공간에서 상기 반응 가스로 환원 처리한 후 출구로 배출시키는 반응로;
상기 반응로 내부에서 상기 원료를 이송시키면서 상기 반응 가스에 노출되도록 하는 이송부;
상기 이송부에 진동을 가하는 진동발생부; 및
상기 이송부 상에 배치되어 상기 원료를 회전시키는 회전부;
를 포함하고,
상기 반응 가스는 상기 출구에서 상기 입구를 향해 흐르고, 상기 이송부는 상기 반응로의 상기 입구에서 상기 출구를 향해 하향 경사진 구조로 배치되어 상기 원료는 상기 반응 가스의 흐름 방향과 반대 방향으로 이송되며 상기 반응 가스와 접촉하여 환원되고, 상기 회전부는 상기 이송부 상에 놓여 이송되는 상기 원료를 이송 방향과 반대 방향으로 회전시킴으로써 상기 원료의 상기 이송부 상부를 향해 노출되어 상기 반응 가스와 접촉하는 표면이 바뀌도록 하는 것을 특징으로 하는 환원철 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 회전부는 상기 원료가 이송되는 방향인 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되는 몸체, 및 상기 몸체에서 상기 이송부를 향해 연장되는 브러시 부재를 포함하고,
상기 브러시 부재는 상기 이송부 상에 놓여 이송되는 상기 원료와 부분적으로 접촉하여 상기 원료를 회전시키는 것을 특징으로 하는 환원철 제조 장치.
제2항에 있어서,
상기 브러시 부재는 탄성을 갖는 금속 와이어가 상기 몸체를 따라서 배열되어 이루어지는 막 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 환원철 제조 장치.
제2항에 있어서,
상기 브러시 부재는 내열성 및 내화성을 갖는 패브릭 스트립이 상기 몸체를 따라서 배열되어 이루어지는 막 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 환원철 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 회전부는 다수개가 상기 이송부 상에 일정 간격으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 환원철 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 이송부는 복수의 홈이 형성된 엠보싱 구조를 갖는 이송 벨트, 및 상기 이송 벨트의 양 사이드측 가장자리에 구비되어 상기 원료의 이탈을 방지하는 가이드월을 포함하는 것을 특징으로 하는 환원철 제조 장치.
제6항에 있어서,
상기 가이드월은 상기 반응 가스가 통과하는 복수의 가스홀을 구비하며, 상기 복수의 가스홀은 상기 원료의 크기보다 작은 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 환원철 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 이송부의 하부에 제공되어 진동량 조절과 높이 조절을 수행하는 완충부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환원철 제조 장치.