KR102112017B1 - 직접환원철의 고효율 건조를 위한 열풍 타입 고속 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직접환원철의 고효율 건조를 위한 열풍 타입 고속 건조장치에 관한 것으로, 길이형상의 본체, 상기 본체를 상하 위치하도록 소정의 간격을 두고 설치되는 히터, 상기 히터에서 발생하는 열원의 외부 손실을 방지하기 위해 구비되는 세라믹 단열부재, 상기 히터가 설치된 내측으로 본체의 길이방향을 따라 구비되며, 중공형 원통 형상으로 중공 내공으로 건조 재료를 이송 회전에 따라 이송될 수 있도록 리브가 구비되어 회전모터를 통해 회전하는 이송 드럼 및 블로워에서 발생하는 풍력을 1차적으로 가열하는 히터를 포함하고 상기 히터에서 가열된 열풍을 상기 이송드럼의 중공 내측으로 공급되도록 이송관이 구비되어 상기 이송드럼을 통해 이송 건조되는 재료를 건조하기 위한 열풍공급수단을 포함한다.

Description

직접환원철의 고효율 건조를 위한 열풍 타입 고속 건조장치{Hot air type high speed drying device for high efficiency drying of direct reduced iron}

본 발명은 직접환원철의 고효율 건조를 위한 열풍 타입 고속 건조장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 직접환원철법(direct reduction iron) 공정에서 가공 단계를 거쳐 고온 상태로 유지되는 DRI 소재를 안정적으로 건조시킴으로써 재료의 물리적 안정성을 확보하여 건조시킬 수 있는 열풍 타입 고속 건조장치에 관한 것이다.

철의 제조방법은 철 품위가 60% 정도인 상대적 저품위의 일반 철광석을 원료로 하는 고로 제철법과 철 품위 68%이상의 고품위 철광석을 원료로 하는 직접 환원 제철법으로 대별된다. 직접 환원 제철법은 고품위 정광을 일산화탄소, 수소 등과 같은 환원가스를 이용하여 철광석을 환원시켜 철원 (환원철)을 제조한 후, 이 환원철을 전기로에서 녹여 고순도, 고품질의 쇳물을 만드는 공법이다.

한편, 전기로를 이용한 철강 생산은 주로 고철과 폐스크랩을 원료로 사용하는 것인데, 전기로는 고로에 비하여 초기 투자 및 설비 구축기간이 짧으므로 최근 신흥공업국을 중심으로 전기로 설비 도입이 증대되고 있다.

그러나, 고철과 폐스크랩의 공급은 안정적이지 않으며, 저급 고철에서 불순물을 제거하기 위한 인건비 및 기술상의 문제점이 야기되고 있다.

이렇게 전기로 생산설비 도입이 증가함에도 불구하고, 고철과 폐스크랩의 안정적 공급이 어려워짐으로써, 최근 신흥공업국이나 신흥 자원국을 중심으로 철강 수요에 대처하기 위하여 전기로를 사용하는 직접 환원 제철법을 통한 철강 제조가 증가하고 있다.

직접 환원철의 원료로는 천연으로 산출되는 적철광, 자철광 등의 철광석이 사용되는데, 철 품위 및 입자 크기에 있어서 엄격한 품질요건이 요구된다. 즉, 직접 환원철의 원료 조건을 만족하기 위해서는 철 품위가 68% 이상으로 불순 원소가 거의 혼입되지 않아야 하며, 입자 크기는 0.075mm의 체눈을 가지는 200 메쉬(mesh) 체를 80%이상 통과할 수 있는 입도 분포를 가져야 한다.

천연으로 산출되는 철광석은 고품위 원석이라고 하여도 철 품위가 60% 내외이고 괴상으로 산출되기 때문에 직접 환원철 원료로 이용하기 위해서는 파분쇄 및 철 품위 향상을 위한 선별 공정을 거처야 한다.

한편, DRI 공정의 핵심기술에는 재료가 철함류량 90 ~95%의 분말상태로서, 특히 수분과 반응하기 쉬워 보관, 운반이 어려운 조건을 가지기 때문에 건조시 매우 까다로운 조건을 가지기 때문에 효율적인 건조 기술이 적용되어야 한다. 현재까지 DRI 건조를 위한 건조기 기술 개발의 필요성이 시급한 실정이다.

KR 10-1607255호 KR 10-1587199호 KR 10-1714931호 KR 10-1638447호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 직접환원철법(direct reduction iron) 공정에서 고온 상태로 유지되는 DRI소재를 매우 안정적으로 건조시키고, 고속 건조 공정을 통해 재료의 물성을 우수하게 만족시킬 수 있는 건조장치를 제공하고자 하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 건조 재료의 고속화 건조를 위하여 2중 구조의 건조 메커니즘을 통해 빠른 건조를 실현하고 건조 특성을 안정화시킬 수 있는 열풍 타입의 건조장치를 제공하고자 하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 길이형상의 본체, 상기 본체를 상하 위치하도록 소정의 간격을 두고 설치되는 히터, 상기 히터에서 발생하는 열원의 외부 손실을 방지하기 위해 구비되는 세라믹 단열부재, 상기 히터가 설치된 내측으로 본체의 길이방향을 따라 구비되며, 중공형 원통 형상으로 중공 내공으로 건조 재료를 이송 회전에 따라 이송될 수 있도록 리브가 구비되어 회전모터를 통해 회전하는 이송 드럼 및 블로워에서 발생하는 풍력을 1차적으로 가열하는 히터를 포함하고 상기 히터에서 가열된 열풍을 상기 이송드럼의 중공 내측으로 공급되도록 이송관이 구비되어 상기 이송드럼을 통해 이송 건조되는 재료를 건조하기 위한 열풍공급수단을 포함한다.

또한, 상기 열풍공급수단은, 상기 블로워를 통해 발생되는 고온 열풍을 상기 이송 드럼의 내측 길이방향을 따라 소정의 깊이만큼 상기 이송관이 내입 설치되며, 상기 이송관의 길이 방향을 따라 열풍이 배출되도록 배출홀이 마련된다.

또한, 상기 이송관은, 상기 열풍공급수단을 통해 공급되는 건조 열풍의 온도를 지속시킬 수 있도록 2차적으로 열풍을 가열하기 위하여 상기 이송관을 길이방향을 따라 히터가 구비된다.

또한, 상기 배출홀은, 상기 이송드럼을 통해 이송되는 건조 재료와 마주하는 방향으로 열풍이 공급되도록 배출홀에 리브가 구비된다.

또한, 상기 이송관은, 상기 이송드럼을 따라 소정의 깊이만큼 내입 설치됨에 따라 상기 이송관을 지지하기 위하여 끝단으로 지지롤러가 구비된다.

또한, 상기 본체는, 상기 이송드럼을 통해 이송되는 구간에 따라 구간별 건조 온도가 달리 구성된 건조존이 각각 분할 구성된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 직접환원철의 건조 방법에서 건조기 기구적 특성을 개선하여 고온 상태로 유지되는 DRI 소재를 안정적으로 건조시킴으로써 재료의 물리적 안정성을 확보하여 건조시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 열풍공급수단에서 제공하는 열풍을 통해 2차 구조의 건조 메커니즘을 구현하여 빠르고 안정적으로 건조 재료를 건조시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 건조기 본체에 분할 구성되는 건조존 구간을 통해 상이한 온도 조건으로 건조 환경을 제공하기 때문에 직접환원철 철광석 분말을 효율적으로 건조시킬 수 있을 뿐만 아니라, 단열부재로 감싸진 히터체와 그 내측으로 위치하는 이송드럼을 통해 열손실을 최소화시키면서 건조를 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 직접환원철의 고효율 건조를 위한 열풍 타입 고속 건조장치의 전체 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 직접환원철의 고효율 건조를 위한 열풍 타입 고속 건조장치의 평면 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 직접환원철의 고효율 건조를 위한 열풍 타입 고속 건조장치의 열풍공급수단을 나타낸 상세도,
도 4는 본 발명에 따른 열풍공급수단에서 이송관을 나타낸 상세도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 직접환원철의 고효율 건조를 위한 고속 열풍 타입 건조장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 직접환원철의 고효율 건조를 위한 고속 열풍 타입 건조장치는, 길이형상의 본체, 상기 본체를 상하 위치하도록 소정의 간격을 두고 설치되는 히터, 상기 히터에서 발생하는 열원의 외부 손실을 방지하기 위해 구비되는 세라믹 단열부재, 상기 히터가 설치된 내측으로 본체의 길이방향을 따라 구비되며, 중공형 원통 형상으로 중공 내공으로 건조 재료를 이송 회전에 따라 이송될 수 있도록 리브가 구비되어 회전모터를 통해 회전하는 이송 드럼 및 블로워에서 발생하는 풍력을 1차적으로 가열하는 히터를 포함하고 상기 히터에서 가열된 열풍을 상기 이송드럼의 중공 내측으로 공급되도록 이송관이 구비되어 상기 이송드럼을 통해 이송 건조되는 재료를 건조하기 위한 열풍공급수단를 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 직접환원철의 고효율 건조를 위한 열풍 타입 고속 건조장치의 전체 구성도이다.

본 발명에 따른 직접환원철의 고효율 건조를 위한 열풍 타입의 고속 건조장치는 크게 길이 구조를 갖는 본체(100)와, 상기 본체 내측으로 건조 대상을 이송시키도록 구비되는 이송드럼(140)과, 상기 이송드럼 내에 이송되는 재료의 건조를 위하여 건조온도를 발생시켜 제공하는 히터(110) 그리고 상기 히터(110)를 통해 건조되는 대상체를 2차적으로 건조시키기 위한 열풍공급수단(200)을 포함하여 구성된다.

본체(100)는 길이 구조를 갖는 구조물이자 본 발명에 따른 건조장치를 구성하는 구성요소로써, 금속재의 구조물로 구성되며 그 내측으로는 건조 대상체를 건조시키는 이송드럼(140)이 설치된다.

상기 본체(100)는 길이구조를 갖고 일측에서 호퍼(미부호)를 통해 건조 대상체가 공급되고 상기 이송드럼을 통해 타측으로 건조 완료된 대상체가 배출되도록 그 구조를 갖게 되며, 재료가 공급되는 호퍼부와 배출되는 배출부분의 기술은 내용은 공지의 기술로 용이하게 구현가능하기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 이송드럼(140)은 원통의 구조로써 그 내부에 재료를 이송시키는 리브(미부호)가 배열 구성되어 이송드럼의 회전에 의한 전달력을 통해 재료가 이송되는 구조를 가진다.

또한, 상기 이송드럼은 양 끝단으로 회전 드럼에 지지되어 회전 가능한 구조를 구성되며, 일측으로는 회전력을 전달하는 구동모터(미부호)의 구동력을 전달받아 회전하도록 설계된다.

한편, 상기 본체(100)는 금속재의 재료를 그 외형을 구성하고 내측으로 원통형상의 이송드럼이 배치될 수 있는 공간이 마련되며, 상기 이송드럼과 외형을 이루는 금속재 사이로는 건조에 사용되는 열손실을 방지하기 위하여 단열부재(120)가 구성된다. 이때, 상기 단열부재(120)는 세라믹재로 사용하는 것이 바람직하지만, 결코 여기에 한정되지 않으며 다양한 재료의 단열부재를 사용될 수 있다.

상기 이송드럼이 회전하면서 건조 대상체를 이송시키면서 건조열을 제공하는 히터(110)가 단열부재 사이에 일정 간격을 두고 설치되며, 상기 히터에서 발생되는 열원은 이송드럼 내측으로 건조 열을 공급하여 대상체가 빠르게 건조될 수 있도록 열원을 제공한다.

도 2는 본 발명에 따른 직접환원철의 고효율 건조를 위한 열풍 타입 고속 건조장치의 평면 구성도이다.

상기 본체(100)는 그 길이 방향을 기준으로 하여 구간에 따라 건조 온도가 상이하도록 제 1건조존(111), 제 2건조존(112), 제 3건조존(113)으로 구성된다. 상기 각 건조존마다 건조 온도를 상이하게 구성하는 것은 최초 재료가 공급되는 시점에서부터 저온 건조 조건에서 고온 건조 조건을 만족하도록 하여 재료에 급격한 건조로 인한 크랙 발생이나 물성 변질 등의 손상을 보호하기 위하여 건조존마다 온도 조건을 달리하여 건조존을 제어한다. 상기 각 건조존에 설치된 히터(130)를 제어하는 컨트롤러를 통해 필요에 온도 조건에 따라 작업자가 온도를 설정할 수 있도록 제어된다.

즉, 투입부측에서 투입된 재료는 상기 제 1건조존(111)을 지나 제 2건조존(112), 제 3건조존(113)을 순차적으로 통과함으로서 단계적인 건조과정이 진행되며, 상기 이송드럼(140)을 통해 제 3건조존(113)에 진입한 재료는 상기 열풍건조수단(200)에서 공급하는 열풍을 통해 2차 건조 과정을 거치게 되는 것이다.

또한, 상기 각 건조존으로는 온도를 검출하는 검출센서(써모커플 등)가 각각 마련되어 있어 해당 건조존의 온도를 실시간으로 검출할 수 있고, 검출센서에서 검출되는 온도 정보를 통해 건조존의 온도를 제어할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 직접환원철의 고효율 건조를 위한 열풍 타입 고속 건조장치의 열풍공급수단을 나타낸 상세도, 도 4는 본 발명에 따른 열풍공급수단에서 이송관을 나타낸 상세도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 주요 기술적 구성요소에 해당하는 열풍공급수단은 상기 이송드럼을 통해 건조되는 재료에 열풍을 공급하여 2차적으로 건조될 수 있는 환경을 제공하는 건조수단에 해당되는 것으로, 상기 열풍공급수단(200)은 블로워(201)에서 발생되는 풍력에 1차적으로 가열하여 열풍을 발생시키기 위한 제 1히터(210)와 상기 이송드럼 내측으로 내입 설치되는 이송관(220)으로 상기 제1히터에 의해 가열된 열풍이 공급되며, 상기 이송관(220)에 설치된 제 2히터(230)에 의해 전달된 열풍이 2차적으로 가열하여 공급된 열풍의 온도를 유지시키면서 최종적으로 건조 열풍을 공급할 수 있도록 구성된다. 상기 블로워에서 발생되는 풍력은 상기 제1히터가 설치된 소정 크기의 챔버에서 열풍으로 전환되고 전달배관(미부호)을 통해서 상기 이송관(220)으로 전달된다.

이때, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 이송관(220)으로는 공급된 열풍이 균등하게 배출될 수 있도록 이송관의 소정간격을 따라 배출홀(240)이 마련되고 상기 배출홀은 이송관이 설치되는 전면 방향을 향해 열풍이 배출될 수 있도록 가이드(241)가 마련되어 있어 재료가 이송되는 방향과 마주하도록 열풍을 배출시키게 된다.

따라서, 상기 블로워(201)에서 발생되는 풍력은 제 1히터(210)에 의해 1차적으로 건조를 위한 열풍을 생성시키고, 이 열풍이 상기 이송관(220)으로 전달되면 이송관 내에 길이방향으로 설치된 상기 제 2히터(230)에 의해 열풍이 2차적으로 가열되어 일정 온도 이상으로 유지된 열풍이 배출홀(240)로 배출되어 이송드럼을 통해 이송되는 재료에 열풍을 제공하여 건조가 실현된다.

상기 이송관(220)은 상기 이송드럼(140)의 단면상에서 중앙으로 위치하도록 설치되며 도면에 도시하지는 않았지만 이송관 끝단을 고정시킬 수 있는 지지롤러에 의해 지지되도록 설치된다.

여기서, 상기 이송관은 이송드럼을 향해 적절한 깊이로 내입 설치될 수 있는데, 열풍의 공급 조건에 따라 길이를 설계하여 열풍 전달 범위를 설정함으로써 2차적으로 공급되는 열풍의 조건에 만족될 수 있는 건조 스펙을 구성할 수 있는 것이다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 직접환원철 공정에서 가공된 DRI 소재를 이송드럼을 통한 빠른 이송과 더불어 고속 열풍 공급이라는 2차적 건조 메커니즘을 구현하여 건조 대상을 안정적으로 건조시킴으로써 재료의 물리적 안정성을 확보하여 건조시킬 수 있는 이점이 있다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100 : 본체
110 : 히터
111 : 제 1건조존
112 : 제 2건조존
113 : 제 3건조존
120 : 단열부재
130 : 히터
140 : 이송드럼
200 : 열풍공급수단
201 : 블로워
210 : 제 1히터
220 : 이송관
230 : 제 2히터
240 : 배출홀
241 : 가이드

Claims (6)

1. 길이형상의 본체;
   상기 본체에서 상하 위치하도록 소정의 간격을 두고 설치되는 히터;
   상기 히터에서 발생하는 열원의 외부 손실을 방지하기 위해 구비되는 세라믹 단열부재;
   상기 히터가 설치된 내측으로 본체의 길이방향을 따라 구비되며, 중공형 원통 형상으로 중공 내공으로 건조 재료를 이송 회전에 따라 이송될 수 있도록 리브가 구비되어 회전모터를 통해 회전하는 이송 드럼; 및
   블로워에서 발생하는 풍력을 1차적으로 가열하는 제 1히터를 포함하고, 상기 제 1히터에서 가열된 열풍을 상기 이송드럼의 중공 내측으로 공급되도록 이송관이 구비되어 상기 이송드럼을 통해 이송 건조되는 재료를 건조하기 위한 열풍공급수단;를 포함하여 구성되고,
   상기 열풍공급수단은 상기 블로워를 통해 발생되는 고온 열풍을 상기 이송 드럼의 중공 내측으로 공급되도록 상기 이송드럼의 내측 길이방향을 따라 소정의 깊이만큼 상기 이송관이 내입 설치되며, 상기 이송관의 길이 방향을 따라 열풍이 배출되도록 배출홀이 마련되되, 상기 이송드럼을 통해 이송되는 건조 재료와 마주하는 방향으로 열풍이 공급되도록 배출홀에 배출홀 리브가 구비되며,
   상기 이송관은 상기 열풍공급수단을 통해 공급되는 건조 열풍의 온도를 지속시킬 수 있도록 2차적으로 열풍을 가열하기 위하여 상기 이송관의 길이방향을 따라 제 2히터가 구비되고,
   상기 이송관은 상기 이송드럼을 따라 소정의 깊이만큼 내입 설치됨에 따라 상기 이송관을 지지하기 위하여 끝단으로 지지롤러가 구비되는 직접환원철의 고효율 건조를 위한 열풍 타입 고속 건조장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서, 상기 본체는,
   상기 이송드럼을 통해 이송되는 구간에 따라 구간별 건조 온도가 달리 구성된 건조존이 각각 분할 구성되어 상기 히터를 통해 건조 온도가 다른 조건으로 건조를 실시하는 직접환원철의 고효율 건조를 위한 열풍 타입 고속 건조장치.
   

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