KR102227829B1 - 원료 처리 설비 및 원료 처리 방법 - Google Patents

원료 처리 설비 및 원료 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시형태에 따른 원료 처리 설비는 처리 원료를 상부에 적재시켜 이송시키는 메인 이송 장치, 처리 원료가 메인 이송 장치로부터 낙하되는 경로를 제 1 공간과 제 2 공간으로 분할하도록 메인 이송 장치의 하측에 위치되고, 메인 이송 장치쪽 또는 그 반대 방향으로 이동 가능한 분급 댐퍼 및 메인 이송 장치 상에 적재된 처리 원료의 입자들의 크기 분포를 산출하고, 산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라 분급 댐퍼를 이동시키는 분급 댐퍼 제어부를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시형태에 따른 원료 처리 설비에 의하면, 입자들의 크기기 균일하고, 평균 크기와 목표 평균 크기와의 차이가 작거나 최소화 되도록 처리 원료를 분급할 수 있다. 또한, 제 1 분급 원료 입자들의 표준 편차 및 제 2 분급 원료 입자들의 표준 편차 각각을 종래에 비해 줄이거나 최소화시킬 수 있다.

Description

원료 처리 설비 및 원료 처리 방법{Raw material treatment apparatus and method for raw material treatment}
본 발명은 원료 처리 설비 및 원료 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 균일한 크기를 가지도록 분급할 수 있는 원료 처리 설비 및 원료 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 소결광은 철광석, 분코크스 및 부원료를 혼합한 배합 원료를 소결시켜 제조되며, 이는 용선을 제조하는 고로로 장입된다.
소결기에서 제조된 소결광은 파쇄기에 의해 파쇄된 후에 그 크기에 따라 분급된다. 즉, 고로의 중심부로 장입되기 위한 조대 소결광(Ore large)과 고로의 가장자리로 장입되기 위한 세립 소결광(Ore small)으로 분급된다. 이때, 조대 소결광은 그 평균 크기가 20mm 내지 25mm이고, 고로 내 폭 방향 가장자리로 장입되는 세립 소결광은 평균 크기가 6mm 내지 10mm일 필요가 있다.
소결기에서 제조된 소결광을 분급하는데 있어서, 소결광을 일 방향으로 이송시키는 컨베이어 벨트로부터 크기에 따른 소결광의 낙하 거리 차이를 이용하여 분급한다. 이를 위해 컨베이어 벨트의 외측에 분급 댐퍼를 설치하여, 크기에 따른 낙하 거리 차이에 따라 분급 댐퍼의 제 1 공간 및 제 2 공간 각각으로 낙하되어 유입되도록 한다. 이에 소결광이 조대 소결광과 세립 소결광으로 분급된다.
한편, 소결기에서 제조된 소결광의 강도 및 파쇄기의 동작에 따라, 컨베이어 벨트로 적재된 소결광의 크기 분포가 균일하지 않을 수 있다. 즉, 현 시점에 컨베이어 벨트로 적재되는 소결광의 크기 분포와 이전 시점에 컨베이어 벨트로 적재되는 소결광의 크기 분포가 다를 수 있다.
이렇게 시간에 따라 크기 분포가 불균일 한 경우, 분급 댐퍼의 일측 및 제 2 공간 각각으로 분급된 조대 소결광 및 세립 소결광의 크기가 불균일 할 수 있다.
조대 소결광은 고로 내 중심부, 세립 소결광은 고로 내 가장자리에 장입되는데, 조대 소결광 및 세립 소결광 각각의 크기가 불균일 한 경우, 고로 내 중심부 및 가장자리 각각에서의 가스의 흐름이 불균일 해 진다. 이는, 고로 내 노벽의 온도를 상승시키거나, 내벽에 부착물 형성이 심해지는 등의 문제를 야기시킨다.
따라서, 종래에는 컨베이어 벨트에 적재된 소결광의 크기 분포를 작업자가 눈으로 직접 확인하고, 조업 경험에 따라 분급 댐퍼의 각도를 수동으로 조절하였다. 그런데, 작업자가 컨베이어 벨트에 적재되는 소결광의 크기 분포를 실시간으로 확인할 수 없기 때문에, 작업자가 이에 맞추어 실시간으로 분급 댐퍼의 각도를 조절할 수 없다.
이에, 여전히 조대 소결광 및 세립 소결광 각각의 크기 불균일에 따른 문제가 발생되고 있다.
한국등록특허 1023111
본 발명은 균일한 크기를 가지도록 분급할 수 있는 원료 처리 설비 및 원료 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 크기 차이를 최소화하여 분급할 수 있는 원료 처리 설비 및 원료 처리 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 원료 처리 설비는 처리 원료를 상부에 적재시켜 이송시키는 메인 이송 장치; 상기 처리 원료가 상기 메인 이송 장치로부터 낙하되는 경로를 제 1 공간과 제 2 공간으로 분할하도록 상기 메인 이송 장치의 하측에 위치되고, 상기 메인 이송 장치쪽 또는 그 반대 방향으로 이동 가능한 분급 댐퍼; 및 상기 메인 이송 장치 상에 적재된 처리 원료의 입자들의 크기 분포를 산출하고, 산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라 상기 분급 댐퍼를 이동시키는 분급 댐퍼 제어부;를 포함한다.
상기 분급 댐퍼는 상하 방향으로 연장 형성된 판 형상이고, 상기 제 1 공간은 상기 메인 이송 장치와 상기 분급 댐퍼의 일측면 사이의 공간이며, 상기 제 2 공간은 상기 제 1 공간과 마주보며, 상기 분급 댐퍼의 타측면의 외측 공간이다.
내부에 상기 분급 댐퍼가 수용되도록 내부 공간을 가지는 본체를 포함하고, 상기 본체의 내부 공간이 상기 분급 댐퍼에 의해 상기 제 1 공간과 제 2 공간으로 분할되며, 상기 분급 댐퍼 제어부는 상기 메인 이송 장치 상에 적재되어 이송되는 처리 원료 입자들의 크기 분포를 산출하고, 산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라 상기 분급 댐퍼를 이동시켜, 상기 제 1 및 제 2 공간의 크기를 조절한다.
상기 분급 댐퍼 제어부는, 상기 메인 이송 장치 상측에 위치되는 메인 카메라; 상기 메인 카메라에서 획득된 이미지를 분석하여, 상기 이송되는 처리 원료 입자들의 크기 분포를 산출하는 크기 분포 산출부; 산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라, 상기 분급 댐퍼의 위치를 설정하는 위치 설정부; 및 상기 분급 댐퍼에 연결되어, 상기 위치 설정부에서 설정된 위치가 되도록 상기 분급 댐퍼를 이동시키는 구동부;를 포함한다.
상기 메인 카메라는, 상기 메인 이송 장치 상에 적재된 처리 원료의 이송 방향과 교차하는 폭 방향 라인 이미지를 획득하는 라인 스캔 카메라(line scan camera)를 포함한다.
상기 크기 분포 산출부는 미리 설정한 기준 크기를 기준으로, 상기 기준 크기 미만의 크기를 가지는 입자량 및 상기 기준 크기 이상의 크기를 가지는 입자량 의 비율을 산출하여 처리 원료 입자들의 크기 분포를 산출한다.
상기 제 1 공간의 하측에 위치되어, 상기 제 1 공간을 통과한 처리 원료인 제 1 분급 원료를 적재하여 이송시키는 제 1 분급 이송 장치; 상기 제 2 공간의 하측에 위치되어, 상기 제 2 공간을 통과하고, 상기 제 1 분급 원료에 비해 입자들의 평균 입경이 큰 제 2 분급 원료를 적재하여 이송시키는 제 2 분급 이송 장치; 상기 제 1 분급 이송 장치 상측에 위치된 제 1 보조 카메라; 및 상기 제 2 분급 이송 장치 상측에 위치된 제 2 보조 카메라;를 포함한다.
상기 크기 분포 산출부는 상기 제 1 및 제 2 보조 카메라에서 촬상되어 획득된 이미지를 분석하여, 상기 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기 및 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기를 산출하고, 상기 위치 설정부는 제 1 목표 평균 크기와 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기를 비교하고, 제 2 목표 평균 크기와 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기를 비교하여, 상기 분급 댐퍼의 위치를 보정한다.
상기 구동부는 상기 분급 댐퍼와 연결되어, 수평면에 대한 각도를 조절하도록 상기 분급 댐퍼를 회전시키는 회전 구동부를 포함한다.
상기 구동부는 상기 분급 댐퍼와 연결되어, 상기 분급 댐퍼를 상기 메인 이송 장치쪽으로 수평 이동시키거나, 그 반대 방향으로 수평 이동시키는 수평 이동부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 원료 처리 방법은 메인 이송 장치 상에 적재된 처리 원료를 외측으로 이송시키는 과정; 상기 메인 이송 장치 상에 적재된 처리 원료의 입자들의 크기 분포를 산출하는 과정; 산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라 분급 댐퍼의 위치를 조절하는 과정; 및 낙하되는 처리 원료의 입자들을 입자 크기에 따라 상기 분급 댐퍼를 이용하여 분급하는 과정;을 포함한다.
상기 분급 댐퍼의 위치를 조절하는 과정은, 상기 산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라 상기 분급 댐퍼의 위치를 설정하는 과정; 및 상기 설정된 위치가 되도록 상기 분급 댐퍼를 이동시키는 과정;을 포함한다.
상기 처리 원료의 입자들의 크기 분포를 산출하는 과정은, 상기 메인 이송 장치 상에 적재되어 연속 이송 중인 처리 원료를 연속 촬영하는 과정; 및 연속으로 획득되는 이미지를 순차적으로 분석하여, 처리 원료 입자들의 크기 분포를 산출하는 과정;을 포함한다.
상기 연속으로 획득되는 이미지를 순차적으로 분석하는 과정은, 상기 연속으로 획득되는 이미지를 기 설정 시간 동안에 획득된 이미지로 분할하는 과정; 및 상기 분할된 각 이미지를 시간 순에 따라 분석하는 과정; 을 포함한다.
상기 처리 원료 입자들의 크기 분포를 산출하는데 있어서, 미리 설정한 기준 크기 미만의 크기를 가지는 입자량 및 상기 기준 크기 이상의 크기를 가지는 입자량의 비율을 산출하여 처리 원료 입자들의 크기 분포를 산출한다.
상기 분급 댐퍼의 위치를 설정하는 과정은, 제 1 목표 평균 크기 및 상기 제 1 목표 평균 크기에 비해 큰 제 2 목표 평균 크기에 따라 제 1 위치를 설정하는 과정; 및 상기 제 1 위치를 산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라 보정하여 제 2 위치를 설정하는 과정;을 포함하고, 상기 분급 댐퍼의 위치를 조절하는데 있어서, 상기 제 2 위치를 최종 위치로 설정하여, 최종 설정된 위치가 되도록 상기 분급 댐퍼의 위치를 조절한다.
상기 분급 댐퍼의 위치를 설정하는 과정은, 제 1 목표 평균 크기 및 상기 제 1 목표 평균 크기에 비해 큰 제 2 목표 평균 크기에 따라 제 1 위치를 설정하는 과정; 상기 제 1 위치를 산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라 보정하여 제 2 위치를 설정하는 과정; 및 상기 제 2 위치를 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기와 제 1 목표 평균 크기 간의 차이 및 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기와 제 2 목표 평균 크기 간의 차이에 따라 보정하여 제 3 위치를 설정하는 과정;을 포함하고,상기 분급 댐퍼의 위치를 조절하는데 있어서, 상기 제 3 위치를 최종 위치로 설정하여, 최종 설정된 위치가 되도록 상기 분급 댐퍼의 위치를 조절한다.
상기 분급 댐퍼의 위치를 조절하는데 있어서, 상기 분급 댐퍼를 상기 메인 이송 장치쪽으로 이동시켜, 상기 메인 이송 장치와 상기 분급 댐퍼 사이의 공간인 제 1 공간의 크기를 감소시키고, 상기 분급 댐퍼에 의해 상기 제 1 공간과 분할된 공간인 제 2 공간의 크기를 증가시키거나, 상기 분급 댐퍼를 상기 메인 이송 장치와 반대 방향으로 이동시켜, 상기 제 1 공간의 크기를 증가시키고, 상기 제 2 공간의 크기를 감소시킨다.
상기 분급 댐퍼의 위치를 설정하는데 있어서, 상기 기준 크기 미만의 크기를 가지는 입자량의 비율이 감소하고, 상기 기준 크기 이상의 크기를 가지는 입자량의 비율이 증가할수록, 상기 제 1 공간의 크기가 감소되고, 상기 제 2 공간의 크기가 증가되도록 상기 분급 댐퍼의 위치를 설정하고, 상기 기준 크기 미만의 크기를 가지는 입자량의 비율이 증가하고, 상기 기준 크기 이상의 크기를 가지는 입자량의 비율이 감소할수록, 상기 제 1 공간의 크기가 증가되고, 상기 제 2 공간의 크기가 감소되도록 상기 분급 댐퍼의 위치를 설정한다.
상기 분급 댐퍼의 위치를 조절하는데 있어서, 수평면에 대한 각도가 조절되도록 상기 분급 댐퍼를 회전시켜, 상기 분급 댐퍼의 일단이 상기 메인 이송 장치와 가까워지거나, 멀어지도록 하여 상기 분급 댐퍼의 위치를 조절하거나, 상기 분급 댐퍼를 상기 메인 이송 장치쪽으로 수평 이동시키거나, 그 반대 방향으로 수평 이동시켜 상기 분급 댐퍼의 위치를 조절한다.
본 발명의 실시예들에 따른 분급 장치 및 분급 방법으로 처리 원료를 분급함으로써, 분급된 원료 입자들의 크기기 균일하고, 평균 크기와 목표 평균 크기와의 차이가 작거나 최소화 되도록 처리 원료를 분급할 수 있다. 또한, 제 1 분급 원료 입자들의 표준 편차 및 제 2 분급 원료 입자들의 표준 편차 각각을 종래에 비해 줄이거나 최소화시킬 수 있다.
따라서, 이러한 제 1 및 제 2 분급 원료 각각을 고로 내로 장입시키면, 제 1 및 제 2 분급 원료 각각의 크기가 균일하여, 고로 내에서 가스의 흐름이 균일해지는 효과가 있다. 또한, 이에 따라 고로 내 노벽의 온도가 상승되거나 부착물 형성이 심해지는 지는 등의 문제 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원료 처리 설비를 개념적으로 도시한 도면
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분급 댐퍼의 위치 변화를 설명하기 위한 도면
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 크기 분포 산출부에서 처리 원료의 각 입자에 대한 크기를 산출하는 방법을 예시하고 있는 사진
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 크기 분포 산출부에서 처리 원료의 각 입자에 대한 크기를 산출하는 방법을 설명하기 위하여, 일 입자를 예를 들어 설명한 도면
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 원료 처리 설비에 있어서, 분급 댐퍼의 위치를 조절하는 방법을 나타낸 순서도
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원료 처리 설비를 개념적으로 도시한 도면
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 원료 처리 설비에 있어서, 분급 댐퍼의 위치를 조절하는 방법을 나타낸 순서도
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들에 따른 원료 처리 설비는 원료를 이송 및 크기에 따라 분급하는 설비이다. 그리고, 본 발명은 균일한 크기를 가지도록 분급할 수 있는 원료 처리 설비 및 원료 처리 방법을 제공한다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원료 처리 설비 및 원료 처리 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원료 처리 설비를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 2 내지 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분급 댐퍼의 위치 변화를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 크기 분포 산출부에서 처리 원료의 각 입자에 대한 크기를 산출하는 방법을 예시하고 있는 사진이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 크기 분포 산출부에서 처리 원료의 각 입자에 대한 크기를 산출하는 방법을 설명하기 위하여, 일 입자를 예를 들어 설명한 도면이다. 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 원료 처리 설비에 있어서, 분급 댐퍼의 위치를 조절하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원료 처리 설비는 상부에 원료의 적재가 가능하고, 이송 동작이 가능한 메인 이송 장치(1000), 이동 또는 위치 조정이 가능하며, 메인 이송 장치(1000)로부터 원료가 낙하되는 경로 상에 설치되어 원료의 입자들을 크기에 따라 분급(또는 분류)하는 분급 댐퍼(2110)를 가지는 분급기(2100) 및 메인 이송 장치(1000) 상에 적재된 원료의 입자들의 크기 분포에 따라 분급 댐퍼(2110)의 위치를 제어하는 분급 댐퍼 제어부(2200)를 구비하는 분급 장치(2000)를 포함한다.
이에, 원료 처리 설비는 분급 댐퍼에 의해 분할 구획된 제 1 공간(2121a)과 제 2 공간(2121b)을 포함하며, 상기 제 1 공간(2121a)은 메인 이송 장치(1000)와 분급 댐퍼(2110) 사이의 공간이고, 제 2 공간(2121b)은 제 1 공간(2121a)과 마주보는 공간일 수 있다.
또한, 원료 처리 설비는 분급 장치(2000)의 하측에 설치되어, 분급된 원료를 적재하여 이송시키는 이송 장치(3000, 40000)를 포함한다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 분급 장치(2000)에 의해 분급되기 전 상태의 원료를 처리 원료라 명명한다.
처리 원료는 다수의 입자들로 구성되며, 다수의 입자들 각각은 소정이 크기를 가지고 있다. 이에, 처리 원료를 그 크기에 따라 분급한다는 것은, 처리 원료를 구성하는 다수의 입자들을 그 크기에 따라 분급한다는 의미일 수 있다.
그리고, 크기 분포는 크기 분포를 산출하고자 하는 다수의 입자 전체(100%)에 있어서, 크기 별 입자량의 비율을 의미한다. 보다 구체적으로 크기 분포는 기준 크기를 기준으로 하여 기준 크기 미만의 크기를 가지는 입자량 및 기준 크기 이상의 크기를 가지는 입자량을 비율로 나타낸 것이다.
처리 원료는 제 1 공간(2121a)으로 낙하 또는 유입되는 처리 원료와 제 2 공간(2121b)으로 낙하 또는 유입되는 처리 원료로 분급된다. 이에, 설명의 편의를 위하여, 제 1 공간(2121a)으로 유입된 처리 원료를 제 1 분급 원료, 제 2 공간(2121b)으로 유입된 처리 원료를 제 2 분급 원료라 명명한다.
그리고, 분급 장치(2000)로부터 분급된 제 1 분급 원료를 적재하여 이송시키는 이송 장치를 제 1 분급 이송 장치(3000), 제 2 분급 원료를 적재하여 이송시키는 이송 장치를 제 2 분급 이송 장치(4000)라 명명한다.
제 1 분급 원료 및 제 2 분급 원료 각각은 다수의 입자들로 구성되며, 다수의 입자들 각각은 소정이 크기를 가지고 있다. 이에, 이하에서 설명되는 '제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기'는 '제 1 분급 원료를 구성하는 입자들의 크기의 평균값'을 의미하며, '제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기'는 '제 2 분급 원료를 구성하는 입자들의 크기의 평균값'을 의미한다.
처리 원료는 고로로 장입되어 용선을 생산하기 위한 재료 예컨대 소결광일 수 있다. 보다 구체적인 예로, 처리 원료는 소결기에서 제조된 후, 파쇄기에서 파쇄된 소결광 중, 5mm를 초과하는 크기의 소결광(즉, 소결 정립광)일 수 있다.
메인 이송 장치(1000)는 상부에 적재된 처리 원료를 분급 장치(2000)를 향해 이송시키는 장치이다. 보다 구체적으로, 메인 이송 장치(1000)는 폐루프 형태로 연장 형성된 벨트(이하, 메인 벨트(1100)) 및 메인 벨트(1100)의 연장 방향으로 나열 배치되어, 각각이 메인 벨트(1100)를 지지한 상태로 회전 가능한 한 쌍의 구동체(이하, 메인 구동체(1200))를 포함한다.
한 쌍의 메인 구동체(1200)는 폐루프 형태의 메인 벨트(1100)에 장력이 유지될 수 있도록, 상호 간의 거리를 유지하면서 각기 회전한다. 그리고, 메인 벨트(1100)는 그 양 가장자리가 메인 구동체(1200)의 외주면의 적어도 일부를 감싸도록 지지된다. 이에, 메인 벨트(1100)는 한 쌍의 메인 구동체(1200)에 의해 폐루프 형태로 순환 이동하며, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 순환 이동 가능하다.
이러한 메인 벨트(1100)가 순환 이동하는 경로는, 메인 구동체(1200)를 기준으로 상측 경로와, 상측 경로에 비해 상대적으로 아래에 위치하는 하측 경로로 구분될 수 있다.
그리고, 메인 벨트(1100) 중 상측 경로를 통과하는 벨트에는 처리 원료가 적재되어 분급기(2100)가 위치된 방향으로 이동하고, 하측 경로를 통과하는 벨트는 다시 상측 경로로 되돌아 가고 있는 상태이다. 이에, 메인 벨트(1100)가 순환 이동하는 경로는 상측 경로인 캐리어 경로와, 하측 경로인 리턴 경로로 구분될 수 있다.
따라서, 설명의 편의를 위하여, 순환 이동하는 메인 벨트(1100) 중, 캐리어 경로(즉, 상측 경로)를 따라 이동중인 벨트를 캐리어 벨트(1110)라 명명하고, 하측 경로를 따라 이동중인 벨트를 리턴 벨트(1120)라 명명한다.
물론, 캐리어 벨트(1110)와 리턴 벨트(1120)는 메인 벨트(1100) 상에서 고정된 위치 또는 구성이 아니라, 순환 이동에 따라 변화된다.
분급 장치(2000)는 메인 이송 장치(1000)로부터 이송 또는 제공되는 처리 원료의 입자들을 그 크기에 따라 분급하여, 제 1 분급 원료와 제 2 분급 원료로 나눈다. 이러한 분급 장치(2000)는 처리 원료가 낙하되는 경로 상에 위치되도록 메인 이송 장치(1000)의 외측에 설치되며, 메인 이송 장치(1000)와 가까워지거나 멀어지도록 이동 또는 위치 조정이 가능한 분급 댐퍼(2110)를 구비하는 분급기(2100), 메인 이송 장치(1000) 상에 적재된 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라 분급 댐퍼(2110)의 위치를 제어하는 분급 댐퍼 제어부(2200)를 포함한다.
분급기(2100)는 처리 원료의 입자들을 그 크기에 따라 분급하는 분급 댐퍼(2110)를 포함한다. 또한, 분급기(2100)는 내부에 분급 댐퍼(2110)의 수용이 가능하고, 분급 댐퍼(2110)의 일측과 타측 각각에 상기 분급 댐퍼(2110)에 의해 분급된 처리 원료가 이동 또는 통과할 수 있는 공간(2121a, 2121b)을 가지는 하우징(2120)을 포함할 수 있다.
분급 댐퍼(2110)는 처리 원료가 메인 이송 장치(1000)로부터 낙하되는 방향에 위치한다. 보다 구체적으로 설명하면, 메인 벨트(1100)의 캐리어 벨트(1110) 상에 적재된 처리 원료는 한 쌍의 메인 구동체(1200) 중 상대적으로 분급 장치(2000)와 인접하게 배치된 메인 구동체(1200)를 향해 이송된다. 이에, 분급 댐퍼(2110)는 한 쌍의 메인 구동체(1200) 중 처리 원료가 이송되는 방향에 위치된 메인 구동체(1200)의 외측에 위치된다. 그리고, 분급 댐퍼(2110)는 메인 구동체(1200)의 외측에서 캐리어 벨트(1110)의 하측, 메인 구동체(1200) 하단의 상측에 위치되는 것이 바람직하다.
분급 댐퍼(2110)는 일 방향으로 연장 형성된 판(plate) 형상일 수 있다. 이러한 분급 댐퍼(2110)는 후술되는 구동부(2240)에 의해 이동 또는 그 위치가 조정된다.
분급 댐퍼(2110)는 일 축을 중심으로 회전하며, 회전 동작에 의해 분급 댐퍼(2110)가 기울어진 정도 즉, 각도(θ)가 조절될 수 있다. 즉, 분급 댐퍼(2110)는 연장 방향의 양 끝단인 일단 및 타단 각각의 높이가 변하도록, 또는 수평면에 대한 각도가 조절되도록 회전되며, 예컨대 시소(seesaw) 동작일 수 있다.
보다 구체적인 예를 들어 설명하면, 분급 댐퍼(2110)의 일단 및 타단 중 어느 하나인 일단이 구동부(2240)에 연결될 수 있다. 이에, 분급 댐퍼(2110)는 그 일단을 축으로 하여 회전한다. 따라서 분급 댐퍼(2110)는 그 타단이 메인 이송 장치(1000)와 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 회전될 수 있으며, 회전 방향 및 회전 정도에 따라 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)가 변한다.
상기에서는 분급 댐퍼(2110)가 일단을 축으로 하여 회전하는 것을 설명하였으나, 분급 댐퍼(2110)의 중심을 축으로 하여 회전할 수도 있다.
이하, 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
설명을 위하여, 기울어지지 않고 지면에 대해 평평한 선 또는 메인 벨트(1100)와 평행한 선을 기준선(SL)이라 정의한다. 그리고, 분급 댐퍼(2110)의 일단과 타단을 연결한 선을 분급 댐퍼 연장선(DEL)이라 정의한다.
분급 댐퍼의 각도(θ)는 기준선(SL)과 분급 댐퍼 연장선(DEL) 사이의 각도이다. 여기서, 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)는 메인 이송 장치(1000)가 위치된 방향에서 기준선(SL)과 분급 댐퍼 연장선(DEL) 사이의 각도이거나, 메인 이송 장치(1000)와 반대 위치에서 기준선(SL)과 분급 댐퍼 연장선(DEL) 사이의 각도일 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여, 메인 이송 장치(1000)가 위치된 방향에서 기준선(SL)과 분급 댐퍼 연장선(DEL) 사이의 각도를 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)로 정의하여 설명한다.
분급 댐퍼(2110)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 일단을 축으로 하여 타단이 메인 이송 장치(1000)와 가까워지거나 멀어지도록 회전될 수 있다. 그리고, 분급 댐퍼(2110)의 타단이 메인 이송 장치(1000)와 가까워질수록 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)가 감소하고, 상기 타단이 메인 이송 장치(1000)와 멀어질수록 분급 댐퍼의 각도(θ)가 증가한다.
이와 같은 분급 댐퍼(2110)의 회전 또는 각도 변화에 의해, 분급 댐퍼(2110)의 타단이 메인 이송 장치(1000)와 가까워지거나 멀어지도록 그 위치가 변한다. 이에, 분급 댐퍼(2110)의 각도의 변화는 분급 댐퍼(2110)의 위치 변경 또는 이동되는 것으로 설명될 수 있다.
실시예에서는 분급 댐퍼(2110)의 회전 또는 각도 변화에 의해 분급 댐퍼의 위치가 조절되는 것을 설명하였다.
하지만, 이에 한정되지 않고, 분급 댐퍼(2110)가 회전되거나 각도가 변하지 않고, 상하 방향으로 연장 형성된 분급 댐퍼(2110)가 메인 이송 장치(1000)와 가까워지도록 수평 이동하거나 멀어지도록 수평 이동함으로써, 상기 분급 댐퍼(2110)의 위치가 조절될 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위하여 분급 댐퍼(2110)의 위치를 조절 또는 변경하는 설명을 하는데 있어서, 분급 댐퍼가 회전 가능하여, 각도 조절을 통해 그 위치를 조절하는 것을 예를 들어 설명한다.
한편, 입자의 크기가 작을수록 가볍기 때문에, 메인 이송 장치(1000)로부터의 낙하 거리가 짧아 가까운 곳으로 떨어진다. 반대로, 입자의 크기가 클수록 무거워, 메인 이송 장치(1000)로부터의 낙하 거리가 길어 먼 곳으로 떨어진다.
그리고, 분급 댐퍼(2110)는 상술한 바와 같이, 처리 원료의 낙하 경로 상에 위치되어, 처리 원료의 낙하 경로를 제 1 공간(2121a)과 제 2 공간(2121b)으로 분리한다. 여기서, 제 1 공간(2121a)이 제 2 공간(2121b)에 비해 메인 이송 장치(1000)에 비해 가까우므로, 제 1 공간(2121a)으로 상대적으로 크기가 작은 또는 가벼운 입자들이 낙하되어 유입되고, 제 2 공간(2121b)으로 상대적으로 크기가 큰 입자들이 낙하되어 유입된다.
또한, 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)에 따라 메인 이송 장치(1000)로부터 낙하되어 제 1 공간(2121a)으로 유입될 수 있는 최대 낙하 거리(DLmx) 및 제 2 공간(2121b)으로 유입될 수 있는 최소 낙하 거리(DLmi)가 달라진다. 즉, 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)가 감소할 수록 제 1 공간(2121a)으로 유입될 수 있는 최대 낙하 거리(DLmx)가 감소하고, 제 2 공간(2121b)으로 유입될 수 있는 최소 낙하 거리(DLmi)가 감소한다. 이에, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 도 4, 도 2, 도 3 순서로 각도(θ)가 감소하므로, 도 2의 경우 도 4의 경우에 비해 분급 댐퍼(2110)의 제 1 공간으로 유입될 수 있는 최대 낙하 거리(DLmx) 및 분급 댐퍼(2110)의 제 2 공간으로 유입될 수 있는 최소 낙하 거리(DLmi)가 짧다. 또한, 도 3의 경우 도 2의 경우에 비해 제 1 공간(2121a)으로 유입될 수 있는 최대 낙하 거리(DLmx) 및 제 2 공간(2121b)으로 유입될 수 있는 최소 낙하 거리(DLmi)가 짧다.
따라서, 분급 댐퍼(2110)의 각도가 작을수록 메인 이송 장치(1000)로부터 낙하되어 제 1 공간(2121a)으로 유입될 수 있는 최대 낙하 거리(DLmx)가 짧아, 분급 댐퍼(2110)의 제 1 공간으로 유입 가능한 입자의 최대 크기가 감소할 수 있다. 이에, 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)가 작을수록 제 1 공간(2121a)으로 낙하되어 유입된 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기가 감소될 수 있다. 또한, 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)가 작을수록, 제 1 공간(2121a)으로 유입된 제 1 분급 원료에 있어서 입자의 최대 크기와 최소 크기 간의 차이가 감소할 수 있으며, 제 1 공간으로 낙하되는 입자량이 감소할 수 있다.
반면, 분급 댐퍼(2110)의 각도가 작을수록 메인 이송 장치(1000)로부터 낙하되어 분급 댐퍼(2110)의 제 2 공간으로 유입될 수 있는 최소 낙하 거리(DLmi)가 짧아, 분급 댐퍼(2110)의 제 2 공간으로 유입 가능한 입자의 최소 크기가 감소한다. 이에, 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)가 작을수록 제 2 공간(2121b)으로 낙하되어 유입된 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기가 감소될 수 있다. 또한, 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)가 작을수록, 제 2 공간(2121b)으로 유입된 제 2 분급 원료에 있어서 입자의 최대 크기와 최소 크기 간의 차이가 증가할 수 있고, 제 1 공간(2121a)으로 낙하되는 입자량이 증가할 수 있다.
반대로, 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)가 클수록 메인 이송 장치(1000)로부터 낙하되어 제 1 공간(2121a)으로 유입될 수 있는 최대 낙하 거리(DLmx)가 길어, 제 1 공간(2121a)으로 유입 가능한 입자의 최대 크기가 증가한다. 이에, 분급 댐퍼(2110)의 각도가 클 수록 제 1 공간으로 낙하되어 유입된 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기가 증가될 수 있다. 또한, 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)가 클수록, 제 1 공간(2121a)으로 유입된 제 1 분급 원료에 있어서 입자의 최대 크기와 최소 크기 간의 차이가 증가할 수 있고, 제 1 공간(2121a)으로 낙하되는 입자량이 증가할 수 있다.
반면, 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)가 클수록 메인 이송 장치(1000)로부터 낙하되어 제 2 공간(2121b)으로 유입될 수 있는 최소 낙하 거리(DLmi)가 길어, 분급 댐퍼(2110)의 제 2 공간으로 유입 가능한 입자의 최소 크기가 증가한다. 이에, 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)가 클수록 제 2 공간(2121b)으로 낙하되어 유입된 제 2 분급 원료의 입자들의 평균 크기가 증가될 수 있다. 또한, 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)가 클수록, 제 2 공간(2121b)으로 유입된 제 2 분급 원료에 있어서 입자의 최대 크기와 최소 크기 간의 차이가 감소할 수 있고, 제 2 공간(2121b)으로 낙하되는 원료량이 감소할 수 있다.
위에서 설명한 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)에 따른 최대 낙하 거리(DLmx) 및 최소 낙하 거리(DLmi)를 다른 말로 설명하면, 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)에 따라, 제 1 공간(2121a) 및 제 2 공간(2121b)의 크기가 달라진다.
보다 구체적으로는 제 1 및 제 2 공간(2121a, 2121b) 각각의 최 상측 영역이며 입자들이 유입되는 영역(이하, 유입 영역)의 크기가 달라진다. 즉, 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)가 감소할 수록 분급 댐퍼(2110)의 제 1 공간(2121a)의 제 1 유입 영역의 크기가 감소하고, 제 2 공간(2121b)의 제 2 유입 영역의 크기가 증가한다. 이에, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 도 4, 도 2, 도 3 순서로 각도(θ)가 감소하므로, 도 2의 경우가 도 4의 경우에 비해 제 1 유입 영역이 좁고, 제 2 유입 영역이 넓다. 또한 도 3의 경우 도 2의 경우에 비해 제 1 유입 영역이 좁고, 제 2 유입 영역이 넓다.
본 발명에서는 상술한 바와 같은 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)를 조절하는데, 처리 원료의 입자들 크기 분포에 따라 분급 댐퍼(2110)의 각도를 조절하며, 이에 대해서는 이후에서 설명한다.
하우징(2120)은 내부에 분급 댐퍼(2110)가 수용되고, 분급 댐퍼(2110)의 일측과 타측에 처리 원료가 이동 또는 통과될 수 있는 내부 공간을 가진다. 보다 구체적으로 하우징(2120)은 내부에 분급 댐퍼(2110)가 수용되는 본체(2121), 본체(2121)의 하부로부터 제 1 및 제 2 분급 이송 장치(3000, 4000) 각각을 향해 분기되어 마련된 제 1 및 제 2 입조 슈트(2123, 2124)를 포함한다.
본체(2121)는 메인 이송 장치(1000)의 일측에 위치되며, 분급 댐퍼(2110)의 수용, 분급 댐퍼(2110)의 회전, 처리 원료의 이동이 가능하도록 내부 공간을 가진다. 그리고, 본체(2121)의 하부에는 제 1 및 제 2 입조 슈트(2123, 2124)와 연통되도록 제 1 및 제 2 개구(2122a, 2122b)가 마련되어 있다.
제 1 개구(2122a)와 제 2 개구(2122b)는 제 1 입조 슈트(2123)와 제 2 입조 슈트(2124)가 나열된 방향으로 형성된다. 그리고 제 1 개구(2122a)와 제 2 개구(2122b) 사이는 폐쇄되어 있을 수 있고, 제 1 개구(2122a)와 제 2 개구(2122b) 사이에 분급 댐퍼(2110)의 일단이 위치되도록 설치될 수 있다.
또한, 메인 이송 장치(1000) 중 하우징(2120)을 향하는 적어도 일부가 본체(2121) 내부에 위치되도록 삽입 설치될 수 있다. 보다 구체적인 예로, 한 쌍의 메인 구동체(1200) 중 하우징(2120)을 향하는 메인 구동체(1200)의 적어도 일부가 하우징(2120) 내에 위치되도록 설치될 수 있다. 이를 위해, 하우징(2120) 중, 메인 이송 장치(1000)와 마주하는 일 측벽에 메인 이송 장치(1000)가 삽입될 수 있는 개구가 마련될 수 있다.
제 1 입조 슈트(2123)는 분급 댐퍼(2110)의 제 1 공간(2121a)으로 유입된 처리 원료 즉, 제 1 분급 원료를 제 1 분급 이송 장치(3000)로 안내하는 수단이다. 이러한 제 1 입조 슈트(2123)는 본체(2121)의 제 1 개구(2122a)로부터 제 1 분급 이송 장치(3000) 방향으로 연장 형성된다. 그리고, 제 1 입조 슈트(2123)는 내부 공간을 가지며, 제 1 개구(2122a)를 향하는 일단과 제 1 분급 이송 장치(3000)를 향하는 타단이 개방된 형상이다. 이에, 메인 이송 장치(1000)로부터 낙하되어 분급 댐퍼(2110)의 제 1 공간(2121a)으로 유입된 제 1 분급 원료는 제 1 입조 슈트(2123)를 따라 이동되어 제 1 분급 이송 장치(3000) 상에 적재된다.
제 2 입조 슈트(2124)는 분급 댐퍼(2110)의 타측으로 유입된 처리 원료 즉, 제 2 분급 원료를 제 2 분급 이송 장치(4000)로 안내하는 수단이다. 이러한 제 2 입조 슈트(2124)는 본체(2121)의 제 2 개구(2122b)로부터 제 2 분급 이송 장치(4000) 방향으로 연장 형성된다. 그리고, 제 2 입조 슈트(2124)는 내부 공간을 가지며, 제 2 개구(2122b)를 향하는 일단과 제 2 분급 이송 장치(4000)를 향하는 타단이 개방된 형상이다. 이에, 메인 이송 장치(1000)로부터 낙하되어 분급 댐퍼(2110)의 제 2 공간(2121b)으로 유입된 제 2 분급 원료는 제 2 입조 슈트(2124)를 따라 이동되어 제 2 분급 이송 장치(4000) 상에 적재된다.
제 1 및 제 2 분급 이송 장치(3000, 4000)는 제 1 및 제 2 입조 슈트(2123, 2124) 하측에 각기 위치되어, 제 1 및 제 2 입조 슈트(2123, 2124)로부터 배출된 제 1 및 제 2 분급 원료를 적재하여 이송시키는 수단이다. 이러한 제 1 및 제 2 분급 이송 장치(3000, 4000)는 상술한 메인 이송 장치(1000)의 그 구성, 형상 및 동작이 유사할 수 있다.
즉, 제 1 분급 이송 장치(3000)는 폐루프 형태로 연장 형성된 제 1 벨트(3100), 제 1 벨트(3100)의 연장 방향으로 나열 배치되어, 각각이 제 1 벨트(3100)를 지지한 상태로 회전 가능한 한 쌍의 제 1 구동체(3200)를 포함한다.
또한, 제 2 분급 이송 장치(4000)는 폐루프 형태로 연장 형성된 제 2 벨트(4100), 제 2 벨트(4100)의 연장 방향으로 나열 배치되어, 각각이 제 2 벨트(4100)를 지지한 상태로 회전 가능한 한 쌍의 제 2 구동체(4200)를 포함한다.
제 1 및 제 2 분급 이송 장치(3000, 4000) 각각의 벨트(3100, 4100)는 폐루프 형태로 순환 이동하며, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 순환 이동 가능하다. 그리고, 이때, 제 1 벨트(3100)의 순환 방향과 제 2 벨트(4100)의 순환 방향이 서로 반대일 수 있다.
한편, 소결기에서 제조되는 소결광은 파쇄기에서 파쇄된다. 이때, 소결기에서 소결광이 연속으로 제조되는 경우, 파쇄기에서 소결광이 연속으로 파쇄될 수 있다. 또한, 파쇄된 소결광은 분급을 위해 메인 이송 장치(1000)로 이송되어 적재되는데, 파쇄기에서 연속으로 소결광을 파쇄하는 경우, 소결광이 연속으로 메인 이송 장치(1000)로 이송되어 적재된다. 그리고, 메인 이송 장치(1000)에 연속으로 소결광이 적재될 때, 분급 장치(2000)로 소결광이 연속으로 공급되며, 분급 장치에서는 연속으로 소결광을 분급한다.
처리 원료는 다수의 입자들로 구성되고, 분급 원료는 상술한 바와 같이 처리 원료를 크기에 따라 분급한 것이다. 이에, 소정의 시간 동안 분급된 분급 원료에 있어서, 입자들의 크기 차이가 작을수록 분급 원료의 크기가 균일하다. 다른 말로 설명하면, 분급 원료를 구성하는 입자들의 평균 크기와 각 입자들 간의 크기 간의 차이를 이용하여 산출되는 표준 편차가 작을수록 분급 원료의 크기가 균일한 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 분급 원료의 입자들 크기, 분급 원료 입자들의 평균 크기, 분급 원료 입자들의 표준 편차는 분급 대상물인 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라 다를 수 있다.
또한, 메인 이송 장치(1000)로 적재된 처리 원료 입자들 크기 분포는 적재 시간에 따라 균일하지 않을 수 있다.
메인 이송 장치(1000)로 적재된 처리 원료 입자들의 크기 분포가 시간에 따라 균일하지 않은 이유는, 소결기에서 제조되는 소결광의 강도 차이 및 파쇄기의 파쇄 강도 등의 차이에 의한 것이다. 즉, 소결기에서 연속으로 제조되는 소결광은 강도가 일정하지 않을 수 있다. 이에, 소결기에서 제조된 소결광을 파쇄기에서 일정한 동작 조건으로 파쇄하더라도, 파쇄 시기마다 소결광의 크기 분포가 다를 수 있다. 또한, 파쇄기를 동일한 동작 조건으로 동작시키더라도, 파쇄기의 상태 또는 외부 환경에 따라 실제로 파쇄기가 소결광을 파쇄하는 강도가 일정하지 않을 수 있다. 이에, 파쇄 시기마다 소결광의 크기 분포가 다를 수 있다.
이로 인해, 메인 이송 장치(1000)로 순차 이송되어 적재되는 소결광 즉, 처리 원료 입자들 크기 분포가 시간에 따라 균일하지 않을 수 있다. 즉, 일정 시간 동안 메인 벨트 상에 적재된 처리 원료 입자들 크기 분포를 시간 순에 따라 비교하면, 시간에 따른 처리 원료 입자들 크기 분포가 균일하지 않을 수 있다.
시간에 따른 처리 원료 입자들 크기 분포가 균일하지 않고, 분급 댐퍼(2110)의 위치가 고정되어 있으면, 처리 원료의 분급 결과물인 제 1 및 제 2 분급 원료 각각에서 입자들의 크기가 균일하지 않다. 즉, 제 1 및 제 2 분급 원료 각각에서 입자들 간의 크기 차이가 크다. 다른 말로 설명하면, 분급 원료를 구성하는 입자들의 평균 크기와 각 입자들 크기간의 차이를 이용하여 산출되는 표준 편차가 크다.
그리고, 시간에 따른 처리 원료 입자들 크기 분포가 균일하지 않고, 분급 댐퍼의 위치가 고정되어 있으면,
제 1 분급 원료에 대한 목표 평균 크기(이하, 제 1 목표 평균 크기)와 실제 분급 결과물인 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기 간의 차이가 크고, 제 2 분급 원료에 대한 목표 평균 크기(이하, 제 2 목표 평균 크기)와 실제 분급 결과물인 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기 간의 차이가 크다.
여기서, 제 1 및 제 2 목표 평균 크기는 고로 내 가스의 흐름을 원활하게 하고, 고로 조업 효율을 향상시키기 위해 또는 목표로 하는 용선의 품질 확보를 위한 평균 크기일 수 있다.
시간에 따른 처리 원료 입자들 크기 분포가 균일하지 않고, 분급 댐퍼(2110)의 위치가 고정되어 있을 때, 분급 원료의 크기가 불균일 하고, 목표 평균 크기와의 차이가 큰 이유는, 분급 댐퍼(2110)의 위치 예컨대 각도에 의해 제 1 공간(2121a) 및 제 2 공간(2121b) 각각의 유입 영역의 크기가 고정되어 있고, 입자량이 많을수록 이들간의 충돌에 의한 낙하 궤도, 이동 거리 변경 등의 변수가 다량 발생되기 때문이다.
예를 들어, 분급 댐퍼(2110)의 각도가 60°로 고정되어 있는 상태에서, 현 시점으로터 1분 이전에 분급 장치(2000)로 공급된 처리 원료 입자들 크기 분포는 20mm 미만의 크기 비율이 30%, 20mm를 초과하는 크기 비율이 70% 일 수 있다. 그리고, 현 시점에 분급 장치(2000)로 장입된 처리 원료 입자들 크기 분포는 20mm 미만의 크기 비율이 70%, 20mm를 초과하는 크기 비율이 30% 일 수 있다.
이전 시점과 현 시점을 비교하면, 이전 시점에 비해 현 시점에 제 1 공간(2121a)을 향해 이동하는 입자량이 많다. 그리고, 분급 댐퍼(2110)의 각도가 60°일 때, 분급 댐퍼(2110)의 각도가 60°를 초과하는 경우에 비해, 제 1 공간(2121a)의 유입 영역의 크기가 작다.
그런데, 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)는 고정되어 있기 때문에, 이전 시점에 비해 현 시점에서 제 1 공간(2121a)을 향해 이동하는 20mm 미만의 입자들 간의 충돌이 상대적으로 많이 일어난다. 이에, 이전 시점에 비해 현 시점에, 제 1 공간(2121a)을 향해 이동하는 20mm 미만의 입자들 간의 충돌로 인해 제 2 공간(2121b)으로 넘어가는 양이 상대적으로 많다.
이에, 상술한 바와 같이 시간에 따른 처리 원료 입자들 크기 분포가 불균일하면, 분급 댐퍼(2110)의 제 1 공간(2121a)으로 유입되어야 할 입자가 제 2 공간(2121b)으로 넘어가거나, 반대로 제 2 공간(2121b)으로 유입되어야 할 입자가 제 1 공간(2121a)으로 넘어가는 량이 증가한다.
이로 인해, 처리 원료의 분급 결과물인 제 1 분급 원료 입자들의 크기가 균일하지 않고, 제 2 분급 원료 입자들의 크기가 균일하지 않을 수 있다. 다른 말로 하면, 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기와 각 입자들 간의 차이가 크고, 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기와 각 입자들 간의 차이가 크다. 또한, 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기와 제 1 목표 평균 크기 차이가 크고, 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기와 제 2 목표 평균 크기 차이가 크다.
이에, 종래에는 메인 이송 장치(1000)에 적재된 처리 원료 입자들 크기 분포를 작업자가 눈으로 직접 확인하고, 조업 경험에 따라 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)를 수동으로 조절하였다. 그런데, 작업자가 메인 이송 장치(1000)에 적재되는 처리 원료 입자들 크기 분포를 실시간으로 확인할 수 없기 때문에, 작업자가 이에 맞추어 실시간으로 분급 댐퍼(2110)의 각도를 조절할 수 없다. 이에, 여전히 분급 원료 입자들의 크기가 균일하지 않고, 표준 편차가 크며, 목표 평균 크기와의 차이가 큰 문제가 있다.
따라서, 본 발명에서는 분급 댐퍼 제어부(2200)를 마련하여, 메인 이송 장치(1000)에 적재되는 처리 원료 입자들 크기 분포를 실시간으로 모니터링하고, 이 결과에 따라 분급 댐퍼(2110)의 위치 예컨대 각도(θ)를 제어한다.
분급 댐퍼 제어부(2200)는 메인 이송 장치(1000)에 적재되는 처리 원료의 이미지를 획득하는 카메라(2210), 카메라(2210)에서 획득된 이미지를 분석하여 처리 원료의 입자들의 크기 분포를 실시간으로 산출하는 크기 분포 산출부(2220), 크기 분포 산출부(2220)에서 산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라 분급 댐퍼(2110)의 위치 예컨대 각도(θ)를 설정하는 위치 설정부(2230) 및 위치 설정부(2230)에서 실시간으로 전달되는 설정 위치 즉, 설정 각도에 따라 분급 댐퍼(2110)를 회전시키는 구동부(2240)를 포함한다.
먼저, 구동부(2240)에 대해 설명한다.
구동부(2240)는 분급 댐퍼 제어부(2200)에서 설정된 위치 즉, 각도가 되도록 분급 댐퍼(2110)를 회전시키는 수단일 수 있다. 이러한 구동부(2240)는 분급 댐퍼(2110)의 일단을 축으로하여 회전시키는 장치일 수 있으며, 예컨대, 전후진 구동력을 회전 구동력으로 변환하는 장치일 수 있다.
보다 구체적으로 구동부(2240)는 전후진 구동력을 제공하는 전후진부(2241), 전후진부(2241)와 분급 댐퍼(2110) 사이를 연결하도록 장착되며, 전후진부(2241)의 전진 또는 후진 동작에 의해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전 가능한 회전 부재(2242), 전후진부(2241)와 회전 부재(2242) 사이를 연결하도록 설치되어, 회전 부재(2242)가 전후진부(2241)의 일단에 연결된 상태로 회전 가능하도록 하는 회전축(2243)을 포함한다.
전후진부(2241)는 전후진 구동력을 지공하는 동력원(2241a) 및 동력원(2241a)과 회전축(2243) 사이를 연결하도록 설치되어 동력원(2241a)의 동작에 따라 회전축(2243) 방향으로 전진 또는 동력원 방향으로 후진 이동이 가능한 샤프트(2241b)를 포함한다.
이러한 구동부(2240)에 의하면, 샤프트(2241b)의 전진 동작에 의해 각도(θ)가 감소하도록 분급 댐퍼(2110)가 회전한다. 즉, 샤프트(2241b)의 전진 동작에 의해, 타단이 메인 이송 장치(1000)와 가까워지는 방향으로 분급 댐퍼(2110)가 회전한다. 반대로, 샤프트(2241b)의 후진 동작에 의해 각도(θ)가 증가하도록 분급 댐퍼(2110)가 회전한다. 즉, 샤프트(2241b)의 후진 동작에 의해, 타단이 메인 이송 장치(1000)와 멀어지는 방향으로 분급 댐퍼(2110)가 회전한다.
상기에서는 구동부가 분급 댐퍼(2110)를 회전시키는 회전 구동부인 것을 예를 들어 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 구동부(2240)는 분급 댐퍼(2110)와 연결되어, 상기 분급 댐퍼(2110)를 메인 이송장치(1000)쪽으로 수평 이동시키거나, 그 반대 방향으로 수평 이송시키는 수평 이동부일 수 있다.
카메라(2210)는 메인 이송 장치(1000)의 메인 벨트(1100) 상측에 위치되어, 상기 메인 벨트(1100) 상에 적재된 처리 원료를 촬영하여 이미지를 획득한다. 카메라(2210)는 메인 벨트(1100)의 길이 방향(또는 이송 방향)과 교차하는 폭 방향으로 라인 이미지를 획득하는 라인 스캔 카메라(line scan camera)일 수 있다. 그리고, 메인 벨트(1100)는 분급 장치(2000) 방향으로 연속 이송되므로, 카메라(2210)는 메인 벨트(1100)의 길이 방향으로 연속하여 이미지를 획득할 수 있다.
크기 분포 산출부(2220)는 카메라(2210)에서 촬영된 이미지를 제공 받아, 메인 벨트(1100) 상에 적재된 처리 원료의 입자들 크기 분포를 산출한다.
이때, 크기 분포 산출부(2220)에서는 기 설정된 시간(이하, 설정 시간) 동안 촬영된 이미지를 분석한다. 그리고, 설정 시간을 주기로 획득된 이미지를 분석하여, 실시간으로 처리 원료의 입자들의 크기 분포를 산출한다. 이를 위해, 카메라(2210)는 설정 시간 동안 촬영된 이미지를 크기 분포 산출부(2220)로 전송하며, 상기 설정 시간을 주기로 크기 분포 산출부(2220)로 이미지를 전송한다.
처리 원료가 적재된 메인 벨트(1100)는 길이 방향으로 연속하여 이송되므로, 카메라(2210)에서 설정 시간 동안 촬영되어 크기 분포 산출부(2220)로 전송된 이미지는 설정 시간 동안 메인 벨트(1100)가 이동한 거리에 상응하는 길이 또는 면적을 가지는 이미지일 수 있다.
여기서, 설정 시간은 예컨대 1분일 수 있고, 카메라(2210)는 1분 마다, 1분 동안 촬영된 이미지를 크기 분포 산출부로 전송할 수 있다.
이미지가 전송되면, 크기 분포 산출부(2220)는 이를 이용하여 처리 원료 입자들 크기 분포를 산출한다.
먼저, 크기 분포 산출부(2220)는 이미지 상에서 처리 원료 각각의 입자들을 검출한다. 즉, 처리 원료 각각 입자들의 형상을 검출한다. 이는, 예컨대 획득된 이미지 상에서의 명암, 채도 등의 식별 인자를 이용하는 딥러닝(Deep Learning)을 통해 검출할 수 있다. 그리고, 각 입자의 형상을 소정의 형상 예컨대 사각형의 형상으로 일반화시킨다.
한편, 사각형은 4 개의 변으로 이루어지므로, 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 4 개의 변 중, 메인 벨트(1100)의 길이 방향과 평행한 변이며 메인 벨트의 폭 방향으로 이격된 변을 제 1 및 2 변으로 정의한다. 그리고, 메인 벨트(1100)의 폭 방향과 평행한 변이며, 메인 벨트(1100)의 길이 방향으로 이격된 변을 제 3 및 4 변으로 정의한다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 크기 분포 산출부(2220)에서 처리 원료 각각을 사각형의 형상으로 일반화 시키는 방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
처리 원료의 일 입자에 있어서, 도 6의 (a)와 같이, 메인 벨트(1100)의 길이 방향과 나란한 방향(이하, 가로 방향)의 길이 중 최대 길이(1LM) 및 메인 벨트(1100)의 폭 방향과 나란한 방향(이하, 세로 방향)의 길이 중 최대 길이(2LM)를 검출한다.
그리고, 입자의 가로 방향의 길이 중 최대 길이(1LM)가 제 1 및 제 2 변(1S, 2S)의 길이가 되고, 입자의 세로 방향 길이 중 최대 길이(2LM)가 제 3 및 제 4 변(3S, 4S)의 길이가 되는 사각형을 형성한다. 이때, 사각형 내에 해당 입자가 수용되도록 형성하면 예컨대 도 6의 (b)와 같다.
이러한 작업은 획득된 이미지 상에서 복수의 입자들 각각에 대해 실행되며, 그 예시는 예컨대 도 5와 같다.
이후, 각 입자에 대한 크기를 산출한다. 구체적으로 설명하면 입자에 의해 구현된 사각형 도형에 있어서, 제 1 변(1S) 또는 제 2 변(2S)의 길이(1LM)와 제 3 변(3S) 또는 제 4 변(4S)의 길이(2LM)를 합산하고, 이를 절반으로 나눈 값((1LM + 2LM)/2)을 해당 입자의 크기로 한다. 이를 다른 말로 설명하면, 입자의 가로 방향의 길이 중 최대 길이(1LM)와 입자의 세로 방향 길이 중 최대 길이(2LM)를 합산하고, 이를 절반으로 나눈 값((1LM + 2LM)/2)을 해당 입자의 크기로 한다. 이러한 작업은 획득된 이미지 상의 복수의 입자 각각에 대해 실시된다.
상술한 예에서는 이미지 상의 각 입자들을 사각형의 형상으로 일반화시키고, 사각형의 가로 길이와 세로 길이의 합을 절반으로 나눈 값을 입자의 크기로 하는 방법을 설명하였다.
하지만, 이에 한정되지 않고, 각 입자들을 사각형의 형상으로 일반화시키는 과정을 생략하고, 바로, 입자의 가로 방향의 길이 중 최대 길이(1LM)와 세로 방향의 길이 중 최대 길이(2LM)를 합산하고, 이를 절반으로 나눠((1LM + 2LM)/2) 크기를 산출할 수도 있다.
그리고, 크기 분포 산출부(2220)는 위에서 산출된 각 입자의 크기를 이용하여 처리 원료의 입자들의 크기 분포를 산출한다.
한편, 파쇄기에서 파쇄된 소결광 중 5mm를 초과하는 크기를 가지는 소결광을 선별하여 메인 이송 장치(1000)로 보내고, 5mm 이하의 크기를 가지는 소결광은 소결기로 재 장입될 수 있다. 또한, 파쇄기에서 파쇄된 소결광은 25mm를 초과하는 크기를 가지기 쉽지 않다. 따라서, 메인 이송 장치(1000)로 적재되는 처리 원료의 입자들 크기는 5mm 초과, 25mm 이하일 수 있다.
처리 원료 입자들의 크기 분포는 고로의 중심부로 장입시킬 수 있는 입자의 허용 크기 범위 내 중 어느 하나의 크기를 기준 크기로 하여 산출할 수 있다. 예컨대, 고로의 중심부로 장입시킬 수 있는 입자의 허용 크기는 20mm 이상일 수 있으며, 파쇄기에서 파쇄된 소결광은 실질적으로 25mm를 초과하기 어렵다. 이에, 기준 크기는 20mm 이상, 25mm 이하 범위의 크기 중 어느 한 수치의 크기로 설정될 수 있다.
예컨대, 기준 크기를 20mm로 하면, 기준 크기인 20mm 미만의 크기를 가지는 입자량 및 20mm 이상의 크기를 가지는 입자량의 비율을 산출하여 처리 원료 입자들의 크기 분포를 얻을 수 있다.
한편, 크기 분포 산출부(2220)에서 상술한 방법으로 시간에 따라 산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포가 다를 수 있다. 예컨대, 설정 시간을 1분이라고 할 때, 시간 경과에 따라 1분 마다 산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포가 다를 수 있다.
보다 구체적인 예를 들면, 최근 1 분 동안 획득된 이미지로부터 산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포는 20mm 미만 크기의 입자량이 30%, 20mm 이상 크기의 입자량이 70%이고, 그 이전 1분 동안 획득된 이미지로부터 산출된 크기 분포는 20mm 미만 크기의 입자량이 70%, 20mm 이상 크기의 입자량 30%일 수 있다.
위치 설정부(2230)는 크기 분포 산출부(2220)에서 실시간으로 산출되는 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라 분급 댐퍼(2110)의 각도를 설정한다. 즉, 기준 크기 미만 크기의 입자량과 기준 크기 이상의 입자량에 따라 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)를 설정할 수 있다.
이때, 기준 크기 미만 크기의 입자량이 감소할수록 또는 기준 크기 이상 입자량이 증가할 수록 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)가 감소되도록 설정한다. 반대로, 기준 크기 미만의 입자량이 증가할수록 또는 기준 크기 이상의 입자량이 감소할 수록 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)가 증가되도록 설정한다.
또한, 제 1 및 제 2 분급 원료 각각의 목표 평균 크기에 의해서도 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)가 설정된다.
도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 먼저 제 1 및 제 2 분급 원료 각각의 목표 평균 크기에 따라 분급 댐퍼(2110)의 각도를 1 차로 설정하며(S100), 이를 제 1 각도라 명명한다.
여기서, 제 1 각도는 기준 크기 미만의 입자량과 기준 크기 이상의 입자량이 동일할 때, 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기와 제 1 목표 평균 크기 간의 차이 및 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기와 제 2 목표 평균 크기 간의 차이를 최소화 시키기는 각도일 수 있다.
이때, 제 1 및 제 2 목표 평균 크기가 작을수록 제 1 각도가 작고, 제 1 및 제 2 목표 평균 크기가 클수록 제 1 각도가 크게 설정될 수 있다. 그리고, 제 1 각도는 여러번의 실험 또는 조업을 통해 도출된 것일 수 있다.
제 1 및 제 2 목표 평균 크기에 따른 제 1 각도가 설정되면, 위치 설정부(2230)는 크기 분포 산출부(2220)에서 실시간으로 산출되는 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라, 제 1 각도를 보정하여 제 2 각도를 설정한다(S200). 이때, 기준 크기 미만의 입자량이 감소할수록 또는 기준 크기 이상의 입자량이 증가할 수록 제 2 각도를 감소시킨다. 반대로, 기준 크기 미만의 입자량이 증가할수록 또는 기준 크기 이상의 입자량이 감소할 수록 제 2 각도를 증가시킨다.
다음으로, 위치 설정부(2230)는 최종적으로 설정된 각도인 제 2 각도를 구동부(2240)로 전송하며, 구동부(2240)는 설정된 제 2 각도가 되도록 분급 댐퍼(2110)를 회전시킨다(S300). 즉, 구동부(2240)는 위치 설정부(2230)에서 설정된 제 2 각도에 따라 샤프트(2241b)의 전진 또는 후진 이동 방향, 이동 거리를 조절하여, 회전 부재(2242)의 회전 방향 및 회전 정도를 조절한다. 이에 회전 부재(2242)에 연결된 분급 댐퍼(2110)가 설정된 제 2 각도가 되도록 회전될 수 있다.
이와 같이, 처리 원료 입자들의 크기 분포 변화에 따라 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)를 실시간으로 변화시킴으로써, 입자들 크기가 보다 균일하도록 처리 원료를 분급할 있다. 즉, 제 1 분급 원료 입자들의 크기 차이가 작고, 제 2 분급 원료 입자들의 크기 차이가 작도록 분급할 수 있다. 다른 말로 하면, 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기와 각 입자들 간의 차이인 표준 편차가 작고, 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기와 각 입자들 간의 차이인 표준 편차가 작도록 분급할 수 있다.
또한, 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기와 제 1 목표 평균 크기와의 차이가 최소화되고, 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기와 제 2 목표 평균 크기와의 차이가 최소화 되도록 처리 원료를 분급할 수 있다.
따라서, 이러한 제 1 분급 원료를 고로의 가장자리, 제 2 분급 원료를 고로의 중심부에 장입시켰을 때, 고로 내 중심과 가장자리 각각에서 가스의 흐름이 균일하며, 이에 노황이 안정적이게 된다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원료 처리 설비를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 원료 처리 설비에 있어서, 분급 댐퍼의 위치를 조절하는 방법을 나타낸 순서도이다.
상술한 제 1 실시예에서는 메인 이송 장치(1000)의 상측에만 카메라(2210)가 위치되는 것을 설명하였다.
하지만, 이에 한정되지 않고, 도 8에 도시된 제 2 실시예와 같이 제 1 및 제 2 분급 이송 장치(3000, 4000)의 상측에도 카메라가 설치될 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위하여, 메인 이송 장치(1000)의 상측에 위치된 카메라를 메인 카메라(2210), 제 1 분급 이송 장치(3000) 상측에 위치된 카메라를 제 1 보조 카메라(2210), 제 2 분급 이송 장치(4000) 상측에 위치된 카메라를 제 2 보조 카메라(2210)로 명명한다.
제 1 및 제 2 보조 카메라(2250, 2260)는 제 1 및 제 2 분급 이송 장치(3000, 4000) 각각으로 적재되는 제 1 및 제 2 분급 원료의 이미지를 촬영한다. 제 1 및 제 2 보조 카메라(2250, 2260) 각각은 벨트(3100, 4100)의 길이 방향(또는 이송 방향)과 교차하는 폭 방향으로 촬영하는 라인 스캔 카메라(line scan camera)일 수 있다.
그리고, 제 1 및 제 2 보조 카메라(2210)에서 기 설정된 시간 동안 촬영된 이미지는 실시간으로 크기 분포 산출부(2220)로 전송된다. 크기 분포 산출부(2220)에서는 제 1 및 제 2 분급 이송 장치(3000, 4000) 각각에 적재된 제 1 및 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기를 산출한다.
이때, 메인 이송 장치(1000) 상에 적재된 처리 원료의 입자들의 크기를 산출하는 과정과 동일한 방법으로 분급 원료를 구성하는 입자들의 크기를 산출하고, 이들의 평균 크기를 산출한다.
그리고, 분급 댐퍼 제어부(2200)는 제 1 및 제 2 분급 원료 각각의 입자들의 평균 크기와 제 1 및 제 2 목표 평균 크기와의 차이에 따라 분급 댐퍼(2110)의 각도를 추가 보정할 수 있다. 이때, 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기가 제 1 목표 평균 크기 미만, 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기가 제 2 목표 평균 크기 미만일 때, 분급 댐퍼의 각도가 증가되도록 보정한다. 또한, 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기가 제 1 목표 평균 크기를 초과하고, 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기가 제 2 목표 평균 크기를 초과할 때, 분급 댐퍼(2110)의 각도가 감소되도록 보정한다. 그리고, 제 1 및 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기와 목표 평균 크기 간의 차이에 따라 각도의 증가 및 감소 정도가 결정될 수 있다.
이하, 도 9를 참조하여, 제 2 실시예에 따른 원료 처리 설비에서 분급 댐퍼의 각도 조절 방법에 대해 설명한다.
제 2 실시예는 위에서 설명한 제 1 실시예에 따른 원료 처리 설비에서의 분급 댐퍼(2110)의 각도 조절 방법과 일부 유사하나, 목표 평균 크기 간의 차이에 따른 보정이 추가로 실시되는데 차이가 있다.
먼저 제 1 및 제 2 분급 원료 각각의 목표 평균 크기에 따라 분급 댐퍼(2110)의 각도 즉, 제 1 각도를 설정한다(S100). 이후 크기 분포 산출부(2220)에서 실시간으로 산출되는 크기 분포에 따라, 제 1 각도를 보정하여 제 2 각도를 설정한다(S200).
다음으로, 이전 시점에 분급된 제 1 및 제 2 분급 원료 각각의 평균 크기와 제 1 및 제 2 목표 평균 크기 간의 차이에 따라, 제 2 각도를 보정하여 제 3 각도 설정한다(S210).
다음으로, 위치 설정부(2230)에서 최종적으로 설정된 각도인 제 3 각도는 구동부(2240)로 전송되며, 구동부(2240)는 설정된 제 3 각도가 되도록 분급 댐퍼(2110)를 회전시킨다(S300). 즉, 구동부(2240)는 위치 설정부(2230)에서 설정된 제 3 각도에 따라 샤프트(2241b)의 전진 또는 후진 이동 방향, 이동 거리를 조절하여, 회전 부재(2242)의 회전 방향 및 회전 정도를 조절한다. 이에 회전 부재(2242)에 연결된 분급 댐퍼(2110)가 설정된 제 3 각도가 되도록 회전될 수 있다.
표 1은 비교예 및 실시예에 따른 원료 처리 설비로 분급한 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기, 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기를 나타낸 표이다.
비교예는 메인 이송 장치 상에 적재되는 소결광 즉, 처리 원료 입자들의 크기 분포를 작업자가 눈으로 확인하고, 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라 작업자가 분급 댐퍼의 각도를 수동으로 조절하여 분급한 결과이다. 실시예는 메인 이송 장치 상에 적재되는 소결광 즉, 처리 원료 입자들 크기 분포를 분급 댐퍼 제어부를 통해 실시간으로 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 설정된 각도가 되도록 분급 댐퍼의 각도를 실시간으로 조절하여 분급한 결과이다.
비교예 및 실시예 모두 130분 동안 분급을 실시하였다. 본 실험에서 비교예 및 실시예 모두 제 1 분급 원료 입자들의 목표 평균 크기가 11mm, 제 2 분급 원료 입자들의 목표 평균 크기가 22mm이다.
그리고, 일정 시간 동안 분급된 분급 원료에 있어서 입자들의 평균 크기를 산출하였다. 이때, 130분 동안 처리 원료를 분급하면서, 10분 단위로 연속하여 분급 원료 입자들의 평균 크기를 측정하였다.
구체적으로 설명하면, 분급 개시 시점부터 10분 이하까지 분급된 분급 원료 입자들의 평균 크기, 10분 초과, 20분 이하까지 분급된 분급 원료 입자들의 평균 크기, 20분 초과, 30분 이하까지 분급된 분급 원료 입자들의 평균 크기, …, 120분 초과, 130분 이하까지 분급된 분급 원료 입자들의 평균 크기 각각을 측정하였다. 이때, 분급된 분급 원료 중 200kg을 샘플링하여 평균 크기를 측정하였다. 그리고, 제 1 분급 원료, 제 1 분급 원료 각각에 대해 실시하였다.
이와 같이, 130분 동안 분급을 실시하고, 10 분 단위로 분급 원료 입자들의 평균 크기를 측정하였으므로, 비교예는 13 개의 제 1 분급 원료 입자들 평균 크기, 13 개의 제 2 분급 원료 입자들 평균 크기를 가진다. 마찬가지로, 실시예는 13 개의 제 1 분급 원료 입자들 평균 크기, 13 개의 제 2 분급 원료 입자들 평균 크기를 가진다.
또한, 130분 동안 분급을 실시하고, 10 분 단위로 분급 원료 입자들의 평균 크기를 측정하였으므로, 13 개의 평균 크기를 시간(t=10, 20, …, 130)에 따라 기호화하여 나타내면,분급 개시 시점부터 10분 이하까지 분급된 분급 원료 입자들의 평균 크기는 MD10, 10분 초과, 20분 이하까지 분급된 분급 원료 입자들의 평균 크기는 MD20, 20분 초과, 30분 이하까지 분급된 분급 원료 입자들의 평균 크기는 MD30, …, 120분 초과, 130분 이하까지 분급된 분급 원료 입자들의 평균 크기는 MD130로 표현될 수 있으며, 이를 정리하여 나타낸 것이 표 1이다.
비교예 실시예
시간(분) 제 1 분급 원료의 평균 크기(mm)(MDt) 제 2 분급 원료의 평균 크기(mm)(MDt) 제 1 분급 원료의 평균 크기(mm)(MDt) 제 2 분급 원료의 평균 크기(mm)(MDt)
10분 22.1(MD10) 10.8(MD10) 22.1(MD10) 10.8(MD10)
20분 22(MD20) 8.5(MD20) 21.5(MD20) 11.2(MD20)
30분 20.3(MD30) 7.9(MD30) 22.3(MD30) 11.4(MD30)
40분 17.8(MD40) 7.6(MD40) 21.4(MD40) 11.3(MD40)
50분 20.4(MD50) 11.3(MD50) 21.9(MD50) 11.6(MD50)
60분 24(MD60) 12.4(MD60) 22.6(MD60) 11.1(MD60)
70분 24.8(MD70) 10.9(MD70) 22.7(MD70) 10.8(MD70)
80분 23.5(MD80) 11.8(MD80) 22.3(MD80) 11.5(MD80)
90분 22.4(MD90) 10.4(MD90) 22(MD90) 10.8(MD90)
100분 25.6(MD100) 15.6(MD100) 22.4(MD100) 10.6(MD100)
110분 26.4(MD110) 7.1(MD110) 21.9(MD110) 11.1(MD110)
120분 19.8(MD120) 10.8(MD120) 22.4(MD120) 11.4(MD120)
130분 23.6(MD130) 8.7(MD130) 22.5(MD130) 10.9(MD130)
표 2는 비교예 및 실시예에 따른 원료 처리 설비로 130분 동안 분급한 제 1 및 제 2 분급 원료 각각의 전체 평균 크기 및 표준 편차를 나타낸 것이다. 즉, 표 2는 비교예에 따른 원료 처리 설비로 130분 동안 분급한 전체 제 1 분급 원료 입자들의 전체 평균 크기와 표준 편차 및 제 2 분급 원료 입자들의 전체 평균 크기와 표준 편차, 실시예에 따른 원료 처리 설비로 130분 동안 분급한 전체 제 1 분급 원료 입자들의 전체 평균 크기와 표준 편차 및 제 2 분급 원료 입자들의 전체 평균 크기와 표준 편차를 나타낸 것이다.
여기서, 제 1 분급 원료 입자들의 전체 평균 크기(MDA)는 제 1 분급 원료 입자들의 시간에 따른 평균 크기(MD10, MD20, MD30…MD130)의 평균, 제 2 분급 원료 입자들의 전체 평균 크기(MDA)는 제 2 분급 원료 입자들의 시간에 따른 평균 크기(MD10, MD20, MD30…MD130)의 평균이다. 즉, 제 1 분급 원료 입자들의 시간에 따른 평균 크기(MD10, MD20, MD30…MD130)를 합산하고 이를 개체 또는 데이타 개수인 13으로 나누면, 제 1 분급 원료 입자들의 전체 평균 크기(MDA)가 산출된다(수식 1 참조). 또한, 제 2 분급 원료 입자들의 시간에 따른 평균 크기(MD10, MD20, MD30…MD130)를 합산하고 이를 개체 또는 데이타 개수인 13으로 나누면, 제 2 분급 원료 입자들의 전체 평균 크기(MDA)가 산출된다(수식 1 참조)
[수식 1]
Figure 112019040697415-pat00001
그리고, 제 1 분급 원료 입자들의 표준 편차(SD)는 수식 1에서 산출된 제 1 분급 원료 입자들의 전체 평균 크기(MDA)와 제 1 분급 원료 입자들의 시간에 따른 평균 크기(MD10, MD20, MD30…MD130) 각각의 차이를 이용하여 산출한 것이다(수식 2 참조). 또한, 제 2 분급 원료 입자들의 표준 편차(SD)는 수식 1에서 산출된 제 2 분급 원료 입자들의 전체 평균 크기(MDA)와 제 2 분급 원료 입자들의 시간에 따른 평균 크기(MD10, MD20, MD30…MD130) 각각의 차이를 이용하여 산출한 것이다(수식 2 참조). 수식 2에서 개체 개수는 13이다.
[수식 2]
Figure 112019040697415-pat00002
비교예 실시예
제 1 분급 원료 제 2 분급 원료 제 1 분급 원료 제 2 분급 원료
130분 동안 분급된 분급 원료에 대한 평균 크기(mm)(MDA) 22.5 10.3 22.2 11.1
표준편차(SD) 2.4768 2.3400 0.4013 0.3158
표 2를 참조하면, 비교예와 실시예는 130분 동안 분급된 제 1 및 제 2 분급 원료 입자들에 대한 평균 크기(mm)(MDA)와 제 1 및 제 2 목표 평균 크기 간의 차이가 유사하다. 하지만, 실시예의 표준 편차(SD)가 비교예에 비해 큰 폭으로 작다. 이로부터, 비교예에 비해 실시예가 분급 원료 입자들의 크기가 월등히 균일함을 알 수 있다.
이와 같이, 처리 원료 입자들의 크기 분포 변화에 따라 분급 댐퍼(2110)의 각도(θ)를 실시간으로 변화시킴으로써, 분급 원료 입자들 크기가 보다 균일하도록 처리 원료를 분급할 있다. 즉, 제 1 분급 원료 입자들의 크기 차이가 작고, 제 2 분급 원료 입자들의 크기 차이가 작도록 분급할 수 있다. 다른 말로 하면, 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기와 각 입자들 간의 차이인 표준 편차가 작고, 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기와 각 입자들 간의 차이인 표준 편차가 작도록 분급할 수 있다.
또한, 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기와 제 1 목표 평균 크기와의 차이가 최소화되고, 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기와 제 2 목표 평균 크기와의 차이가 최소화 되도록 처리 원료를 분급할 수 있다.
따라서, 이러한 제 1 분급 원료를 고로의 가장자리, 제 2 분급 원료를 고로의 중심부에 장입시켰을 때, 고로 내 중심과 가장자리 각각에서 가스의 흐름이 균일하다. 또한, 이에 따라 고로 내 노벽의 온도가 상승되거나 부착물 형성이 심해지는 지는 등의 문제 발생을 억제할 수 있다.
1000: 메인 이송 장치 2000: 분급 장치
2110: 분급 댐퍼 2210: 카메라

Claims (20)

  1. 처리 원료를 상부에 적재시켜 이송시키는 메인 이송 장치;
    상기 처리 원료가 상기 메인 이송 장치로부터 낙하되는 경로를 제 1 공간과 제 2 공간으로 분할하도록 상기 메인 이송 장치의 하측에 위치되고, 상기 메인 이송 장치쪽 또는 그 반대 방향으로 이동 가능한 분급 댐퍼; 및
    상기 메인 이송 장치 상에 적재된 처리 원료의 입자들의 크기 분포를 산출하고, 산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라 상기 분급 댐퍼를 이동시키는 분급 댐퍼 제어부;
    를 포함하고,
    상기 분급 댐퍼 제어부는,
    상기 메인 이송 장치 상측에 위치되는 메인 카메라;
    상기 메인 카메라에서 획득된 이미지를 분석하여, 이송되는 처리 원료 입자들의 크기 분포를 산출하는 크기 분포 산출부;
    산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라, 상기 분급 댐퍼의 위치를 설정하는 위치 설정부; 및
    상기 분급 댐퍼에 연결되어, 상기 위치 설정부에서 설정된 위치가 되도록 상기 분급 댐퍼를 이동시키는 구동부;
    를 포함하는 원료 처리 설비.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분급 댐퍼는 상하 방향으로 연장 형성된 판 형상이고,
    상기 제 1 공간은 상기 메인 이송 장치와 상기 분급 댐퍼의 일측면 사이의 공간이며,
    상기 제 2 공간은 상기 제 1 공간과 마주보며, 상기 분급 댐퍼의 타측면의 외측 공간인 원료 처리 설비.
  3. 청구항 2에 있어서,
    내부에 상기 분급 댐퍼가 수용되도록 내부 공간을 가지는 본체를 포함하고,
    상기 본체의 내부 공간이 상기 분급 댐퍼에 의해 상기 제 1 공간과 제 2 공간으로 분할되며,
    상기 분급 댐퍼 제어부는 상기 메인 이송 장치 상에 적재되어 이송되는 처리 원료 입자들의 크기 분포를 산출하고, 산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라 상기 분급 댐퍼를 이동시켜, 상기 제 1 및 제 2 공간의 크기를 조절하는 원료 처리 설비.
  4. 삭제
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 메인 카메라는, 상기 메인 이송 장치 상에 적재된 처리 원료의 이송 방향과 교차하는 폭 방향 라인 이미지를 획득하는 라인 스캔 카메라(line scan camera)를 포함하는 원료 처리 설비.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 크기 분포 산출부는 미리 설정한 기준 크기를 기준으로, 상기 기준 크기 미만의 크기를 가지는 입자량 및 상기 기준 크기 이상의 크기를 가지는 입자량의 비율을 산출하여 처리 원료 입자들의 크기 분포를 산출하는 원료 처리 설비.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 1 공간의 하측에 위치되어, 상기 제 1 공간을 통과한 처리 원료인 제 1 분급 원료를 적재하여 이송시키는 제 1 분급 이송 장치;
    상기 제 2 공간의 하측에 위치되어, 상기 제 2 공간을 통과하고, 상기 제 1 분급 원료에 비해 입자들의 평균 입경이 큰 제 2 분급 원료를 적재하여 이송시키는 제 2 분급 이송 장치;
    상기 제 1 분급 이송 장치 상측에 위치된 제 1 보조 카메라; 및
    상기 제 2 분급 이송 장치 상측에 위치된 제 2 보조 카메라;
    를 포함하는 원료 처리 설비.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 크기 분포 산출부는 상기 제 1 및 제 2 보조 카메라에서 촬상되어 획득된 이미지를 분석하여, 상기 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기 및 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기를 산출하고,
    상기 위치 설정부는 제 1 목표 평균 크기와 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기를 비교하고, 제 2 목표 평균 크기와 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기를 비교하여, 상기 분급 댐퍼의 위치를 보정하는 원료 처리 설비.
  9. 청구항 5 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 분급 댐퍼와 연결되어, 수평면에 대한 각도를 조절하도록 상기 분급 댐퍼를 회전시키는 회전 구동부를 포함하는 원료 처리 설비.
  10. 청구항 5 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 분급 댐퍼와 연결되어, 상기 분급 댐퍼를 상기 메인 이송 장치쪽으로 수평 이동시키거나, 그 반대 방향으로 수평 이동시키는 수평 이동부를 포함하는 원료 처리 설비.
  11. 메인 이송 장치 상에 적재된 처리 원료를 외측으로 이송시키는 과정;
    상기 메인 이송 장치 상에 적재된 처리 원료의 입자들의 크기 분포를 산출하는 과정;
    산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라 분급 댐퍼의 위치를 조절하는 과정; 및
    상기 분급 댐퍼를 이용하여, 상기 분급 댐퍼의 일측 및 타측으로 낙하되는 처리 원료의 입자들을 입자 크기에 따라 분급하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 처리 원료의 입자들의 크기 분포를 산출하는 과정은,
    상기 메인 이송 장치 상에 적재되어 연속 이송 중인 처리 원료를 연속 촬영하는 과정; 및
    연속으로 획득되는 이미지를 순차적으로 분석하여, 처리 원료 입자들의 크기 분포를 산출하는 과정;
    을 포함하는 원료 처리 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 분급 댐퍼의 위치를 조절하는 과정은,
    상기 산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라 상기 분급 댐퍼의 위치를 설정하는 과정; 및
    상기 설정된 위치가 되도록 상기 분급 댐퍼를 이동시키는 과정;
    을 포함하는 원료 처리 방법.
  13. 삭제
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 연속으로 획득되는 이미지를 순차적으로 분석하는 과정은,
    상기 연속으로 획득되는 이미지를 기 설정 시간 동안에 획득된 이미지로 분할하는 과정; 및
    상기 분할된 각 이미지를 시간 순에 따라 분석하는 과정;
    을 포함하는 원료 처리 방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 처리 원료 입자들의 크기 분포를 산출하는데 있어서,
    미리 설정한 기준 크기 미만의 크기를 가지는 입자량 및 상기 기준 크기 이상의 크기를 가지는 입자량의 비율을 산출하여 처리 원료 입자들의 크기 분포를 산출하는 원료 처리 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 분급 댐퍼의 위치를 설정하는 과정은,
    제 1 목표 평균 크기 및 상기 제 1 목표 평균 크기에 비해 큰 제 2 목표 평균 크기에 따라 제 1 위치를 설정하는 과정; 및
    상기 제 1 위치를 산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라 보정하여 제 2 위치를 설정하는 과정;
    을 포함하고
    상기 분급 댐퍼의 위치를 조절하는데 있어서, 상기 제 2 위치를 최종 위치로 설정하여, 최종 설정된 위치가 되도록 상기 분급 댐퍼의 위치를 조절하는 원료 처리 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 분급 댐퍼의 위치를 설정하는 과정은,
    제 1 목표 평균 크기 및 상기 제 1 목표 평균 크기에 비해 큰 제 2 목표 평균 크기에 따라 제 1 위치를 설정하는 과정;
    상기 제 1 위치를 산출된 처리 원료 입자들의 크기 분포에 따라 보정하여 제 2 위치를 설정하는 과정; 및
    상기 제 2 위치를, 상기 처리 원료 중, 상기 분급 댐퍼의 일측으로 낙하되는 처리 원료인 제 1 분급 원료 입자들의 평균 크기와 제 1 목표 평균 크기 간의 차이 및 상기 처리 원료 중, 상기 분급 댐퍼의 타측으로 낙하되며, 상기 제 1 분급 원료에 비해 입자들의 평균 크기가 큰 제 2 분급 원료 입자들의 평균 크기와 제 2 목표 평균 크기 간의 차이에 따라 보정하여 제 3 위치를 설정하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 분급 댐퍼의 위치를 조절하는데 있어서, 상기 제 3 위치를 최종 위치로 설정하여, 최종 설정된 위치가 되도록 상기 분급 댐퍼의 위치를 조절하는 원료 처리 방법.
  18. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서,
    상기 분급 댐퍼의 위치를 조절하는데 있어서,
    상기 분급 댐퍼를 상기 메인 이송 장치쪽으로 이동시켜, 상기 메인 이송 장치와 상기 분급 댐퍼 사이의 공간인 제 1 공간의 크기를 감소시키고, 상기 분급 댐퍼에 의해 상기 제 1 공간과 분할된 공간인 제 2 공간의 크기를 증가시키거나,
    상기 분급 댐퍼를 상기 메인 이송 장치와 반대 방향으로 이동시켜, 상기 제 1 공간의 크기를 증가시키고, 상기 제 2 공간의 크기를 감소시키는 원료 처리 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 분급 댐퍼의 위치를 설정하는데 있어서,
    상기 기준 크기 미만의 크기를 가지는 입자량의 비율이 감소하고, 상기 기준 크기 이상의 크기를 가지는 입자량의 비율이 증가할수록, 상기 제 1 공간의 크기가 감소되고, 상기 제 2 공간의 크기가 증가되도록 상기 분급 댐퍼의 위치를 설정하고,
    상기 기준 크기 미만의 크기를 가지는 입자량의 비율이 증가하고, 상기 기준 크기 이상의 크기를 가지는 입자량의 비율이 감소할수록, 상기 제 1 공간의 크기가 증가되고, 상기 제 2 공간의 크기가 감소되도록 상기 분급 댐퍼의 위치를 설정하는 원료 처리 방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 분급 댐퍼의 위치를 조절하는데 있어서,
    수평면에 대한 각도가 조절되도록 상기 분급 댐퍼를 회전시켜, 상기 분급 댐퍼의 일단이 상기 메인 이송 장치와 가까워지거나, 멀어지도록 하여 상기 분급 댐퍼의 위치를 조절하거나,
    상기 분급 댐퍼를 상기 메인 이송 장치쪽으로 수평 이동시키거나, 그 반대 방향으로 수평 이동시켜 상기 분급 댐퍼의 위치를 조절하는 원료 처리 방법.

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