KR20010028284A - 삼방향 소결이 가능한 사이드월구조의 소결기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본 발명은 소결용 배합원료를 소결기 대차에 장입하여 점화로에서 착화시킨후 소결기 하부 방향에서 흡입하여 소결광을 제조하는 소결기에 관한 것으로, 소결기에 장입된 배합원료를 3방향에서 동시에 착화시켜 소결광을 제조함으로써 소결 생산성 및 소결광의 품질을 향상시킬 수 있고 경제적인 3방향 소결이 가능한 사이드월 구조를 갖춘 소결기를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명의 3방향 소결이 가능한 사이드월 구조를 갖춘 소결기는, 소결용 배합원료를 소결기 대차(1)에 장입하여 점화로(2)에서 착화시켜 소결광을 제조하는 소결기에 있어서, 예열공기가 유입될 수 있는 공기구멍(22)이 다수 형성된 기공판(21)과 외부벽체(23)를 그 사이에 공간을 형성하도록 하부에서 결합하여 이루어진 2중 구조의 사이드월(20)과, 점화로(2) 양측벽부에 장착되어 사이드월(20)의 공간 사이로 화염을 발생하여 배합원료를 양측면에서 착화시키기 위한 버너(30)와, 사이드월(20)의 공간으로 예열공기를 공급하도록 사이드월 상부에 설치된 공기 주공급관(10) 및 공기지관(11)과 공기 주입관(12)으로 이루어진 예열공기 공급기구를 구비하여 이루어진다.

본 발명에 의하면, 3방향에서 동시 착화가 이루어지므로 단위 시간당 소결 생산성이 향상되어 소결광 제조원가가 절감되며, 예열공기를 사이드월부에 공급함으로써 급냉을 방지할 수 있어서 소결광의 분화와 미소결광 발생을 예방할 수 있어서 소결광의 품질을 향상시키고 회수율을 향상시킬 수 있고, 3방향 착화의 소결방식으로 소결을 실시할 수 있으므로 소결 생산성이 향상되어 1기의 소결기로 2-3기의 용광로에 소결광을 공급할 수 있어서 소결광 제조시 발생할 수 있는 대기 오염을 감소시키고 설비 증설 및 이의 운용에 따른 비용지출을 절감활 수 있어서 경제적이다.

Description

삼방향 소결이 가능한 사이드월구조의 소결기{SINTER MACHINE WITH SIDE WALL STRUCTURE FOR SINTERING IN THREE DIRECTION}

본 발명은 소결용 배합원료를 소결기 대차에 장입하여 점화로에서 착화시킨후 소결기 하부 방향에서 흡입하여 소결광을 제조하는 소결기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소결기에 장입된 배합원료를 3방향에서 동시에 착화시켜 소결광을 제조함으로써 소결 생산성 및 소결광의 품질을 향상시킬 수 있고 경제적인 3방향 소결이 가능한 사이드월 구조를 갖춘 소결기에 관한 것이다.

도 1은 종래 사용하는 소결기 대차 구조와 배합원료가 장입된 상태에서의 점화로 구성을 도시한 사시도인데, 하부에 그레이트바(1b)가 설치되고 양측면에 사이드월(1a)이 설치된 소결기 대차(1)의 일단부 상측에 점화로(2)가 설치되고, 점화로 양측에 버너(2a)가 장착된 구조이다.

상기와 같은 구조의 소결기 대차에서 일반적으로 배합원료를 이용하여 소결기에서 소결광을 제조시 배합원료를 우선 소결기 대차에 장입하고 점화로(2)에서 착화시켜 하부 방향으로부터의 흡입 작용에 의해 배합원료중의 분코크스가 착화하면서 주위의 분광석을 용융시켜 소결광을 제조한다.

이와 같이 소결기의 상단부 일방향에서 착화하고 소결이 진행됨에 따라 배합원료인 분광석이 용융되는데 소결 진행 시간이 길어지고 단위 시간당 생산량이 소결기 화상 면적에 한정되어 있으며, 소결기 대차의 측면 부분으로 냉공기가 유입하므로 소결 진행이 취약하여 미소결광이 다량 발생되고 있다.

따라서 종래의 소결기 구조에서는 상단부 일방향에서 착화하여 하부 방향으로 소결이 이루어짐에 따라 소결기 화상 면적당 생산성을 향상시키기 위하여 고품위 광석의 사용비를 증가시키거나 배합원료의 장입 패턴을 변경시켜 편석을 향상시키는 방법등을 모색하고 있으나 한계가 있으며, 더우기 다음과 같은 문제가 발생하고 있다.

즉, 이러한 소결기 화상 면적이 한정된 종래기술에서는 생산성을 향상시키기 위하여 소결광의 품질에 악영향이 미약한 고가의 고품위 광석을 많이 사용하고 열량 투입을 증가시키며 배합원료가 소결기로 장입될때 수직편석을 향상시켜 통기성을 개선하는 것이 필요하여 소결광 제조원가가 상승하고 있다.

또한, 소결기의 상단부 일방향에서만 착화하여 소결을 진행시키므로 사이드월 부분에서 착화 정도가 낮으며 냉풍 유입이 많아 소결광이 급냉됨에 따라 배합원료가 소결되지 않고 미소성 상태로 배출되거나 소결시 완전 용융이 이루어지지 못하여 소결광 품질이 열악한 문제가 있었다.

더우기 상기 설명한 바와 같이 소결기 대차의 양측 사이드월부에서 유입하는 냉풍에 의해 미소결광과 용융 정도가 낮은 반광이 많이 발생하여 소결광의 회수율이 저하한다.

그리고, 이러한 종래 구조의 소결광 조업에서는 생산성의 한계로 인해 1기의 용광로를 가동하기 위한 소결광 제조용 소결 공장이 같은 수로 가동되어야 하는 문제가 있었다.

따라서 소결 공정에서 소결광 제조시 먼지와 황산화물, 질산화물등이 다량 배출되므로 대기를 오염시키는 환경 공해가 유발되고 설비의 증설과 이의 유지를 위한 재원이 다량 필요하므로 1기의 소결 공정으로 2, 3기의 용광로를 운영하기 위한 방안이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 소결광 품질을 향상시키고 생산성을 향상시키도록 3방향에서 소결이 가능한 사이드월 구조를 갖춘 대차를 구비한 소결기를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 소결기 대차의 구조를 보이는 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 3방향 소결이 가능한 사이드월 구조를 갖춘 소결기 대차를 도시한 사시도,

도 3은 도 2 도시 소결기 대차의 정면도,

도 4는 본 발명의 소결기 대차의 사이드월부를 입체적으로 도시한 도면,

도 5는 도 5 도시 사이드월부의 측면도,

도 6은 도 4 도시 사이드월부의 정면도,

도 7은 본 발명의 소결기에서 점화로와 버너의 배치구조를 보이기 위한 측면도,

도 8은 종래의 소결기에서 소결 상태를 도시한 도면,

도 9는 본 발명의 소결기에서의 소결 상태를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1:소결기 대차 2:점화로 2a:반사식 버너

3:배합원료 10:공기 주공급관 11:공기지관

12:공기 주입관 20:사이드월 21:기공판

22:공기구멍 23:외부벽체 24:체결기구

30:직화식 버너

본 발명에서는 상기 목적을 달성하기 위하여 소결용 배합원료를 소결기 대차에 장입하여 점화로에서 착화시켜 소결광을 제조하는 소결기에 있어서, 예열공기가 유입될 수 있는 공기구멍이 다수 형성된 기공판과 외부벽체를 그 사이에 공간을 형성하도록 하부에서 결합하여 이루어진 2중 구조의 사이드월과, 점화로 양측벽부에 장착되어 사이드월의 공간 사이로 화염을 발생하여 배합원료를 양측면에서 착화시키기 위한 버너와, 사이드월의 공간으로 예열공기를 공급하도록 사이드월 상부에 설치된 공기 주공급관 및 공기지관과 공기 주입관으로 이루어진 예열공기 공급기구를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3방향 소결이 가능한 사이드월 구조의 소결기를 제공한다.

또한, 본 발명에서 공기구멍(22)은 상하좌우로 일정한 간격으로 형성되어 중심점을 45도 각도로 사선으로 연결시 정마름모 배열을 이루며, 입구측이 넓고 출구측이 좁은 각진 원형 구조인 것을 특징으로 한다.

더우기, 공기 주입관(12)은 예열공기에 의해 열팽창하여 이중구조의 사이드월 공간에서 자체 실링이 이루어지며, 버너(30)는 직화식 버너로 5개가 설치된다.

이하에서는 양호한 실시예를 도시한 첨부도면과 관련하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 소결기 대차의 사이드월 구조를 도시한 도면인데, 소결기 대차(1)의 사이드월(20)을 이중벽체 형태로 구성하되, 기공판(21)은 다수의 공기구멍(22)이 상하좌우로 형성된 형상으로 하부측에서는 외부벽체(23)와 밀착하도록 구성하고 상부측은 외부벽체(23)와의 사이에 공간을 형성하도록 구성하며, 외부벽체(23)는 종래와 동일한 구조이다.

한편, 본 발명에서는 소결기 대차(1)의 점화로(2)가 설치된 부위의 측벽에 직화식 버너(30)를 설치하여 점화로용 버너(2a)에 가스 및 에어를 공급하는 배관과 연결하여 에어 및 가스를 공급받아 외부벽체(23)와 기공판(21) 사이의 공간으로 도 3 도시와 같이 화염(30a)을 주입하여 공기를 착화하도록 구성한다.

따라서, 본 발명에서는 사이드월(20) 상부에 공기 주공급관(10)을 소결기 대차(1)의 길이방향으로 연장하도록 설치하고, 공기지관(11)을 통해 공급된 공기를 사이드월(20)의 이중벽체 사이 공간으로 분사하도록 공기 주입관(12)을 공기 주공급관(10)과 평행하게 설치한다.

도 4 내지 도 6은 상기와 같이 구성된 이중벽체 구조의 사이드월(20)과 공기주공급관(10)을 상세하게 도시하고 있는데, 사이드월(20)은 기공판(21)과 외부벽체(23)의 이중벽체 구조로 구성하되, 기공판(21)은 예열공기가 유입하도록 다수의 동일 크기의 공기구멍(22)이 일정한 간격으로 상하좌우로 형성된 것으로, 하부측은 외부벽체(23)와 밀착하고 상부측에서는 외부벽체(23)와의 사이에 일정한 넓이와 깊이를 가진 공간을 형성하도록 구성되어 정면에서 보면 사이드월(20)은 "U" 자 형상으로 중앙부에서 상방향으로 터진 형상이다. 이때, 외부벽체(23)는 종래의 사이드월과 동일한 구조이며, 외부벽체(23)와 기공판(21)은 하부에서 볼트와 너트와 같은 체결기구(24)에 의해 일체화된다.

한편 도 5 도시와 같이, 본 발명에서 기공판(21)에 형성된 공기구멍(22)은 각 중심점을 선으로 연결시 정사각형 또는 역삼각형 모양으로 배열되며, 중심점을 45도 대각선으로 연결하면 일정한 마름모 형태가 나타나는 배열을 가진다.

그리고, 공기 구멍(22)의 측면 형상은 도 6 도시와 같이 소결기 대차(1)에 배합원료가 장입되어 있는 내측 보다 공기가 유입되는 입구측이 크게 형성되어 있어서 정면에서 보면 두개의 둥근 원이 겹친 형상이지만 측면에서 보면 위가 개방된 정삼각형을 옆으로 배치한 형상이다.

이와 같은 공기구멍(22)의 형상과 배열은 착화를 균일화하고 유입 공기를 균등하게 공급하기 위함인데, 착화된 배합원료의 소결이 진행됨에 따라 공기구멍(22)에서는 약간의 수축이 발생하여 기공판(21)과 소결완료된 소결층 사이에서는 약간의 공간이 발생되어 공기구멍(22)으로 유입한 예열공기가 기공판(21)의 전부분에 균일하게 유입할 수 있다.

본 발명에서 이중벽체 구조의 사이드월(20)에 예열공기를 공급해주는 예열공기 공급기구는, 공기 주공급관(10)과 공기지관(11), 그리고 공기주입관(12)으로 구성되는데, 도 4 도시와 같이 공기 주공급관(10)은 둥근 원형의 파이프 형태로 입구측 구멍은 크고 말단부로 갈수록 점점 직경이 작아지는 형태이며, 그 하부에 일정한 간격으로 파이프 형태의 공기지관(11)과 공기주입관(12)이 연결된다.

도 6 도시로부터 알 수 있는 바와 같이, 공기 주입관(12)은 하측이 개방된 깔대기 모양의 원형 파이프로서, 깔대기 형상부분은 사이드월(20)의 벽체 사이 공간에 삽입되어 있어서, 고정 설치된 공기 주공급관(10) 하부의 공기주입관(12)이 소결기 대차(1)의 수평 이동시 원활하게 이동하도록 되어 있다.

그리고 본 발명에서 점화로(2)의 하측벽에 장착되는 직화식 버너(30)는 도 3 도시와 같이, 기존의 점화로(2) 양측에 설치되어 있는 반사식 버너(2a)에 사용되는 공기와 가스 라인을 인출하여 사이드월(20) 양측 상부에 장착되는 구성으로 사이드월(20)의 벽체 사이 공간에 화염(30a)이 들어갈 수 있도록 구성되고 소결기 대차(1)의 길이 방향으로 5개의 화염을 형성하여 착화할 수 있도록 구성된다.

이하에서는 상기와 같이 이루어진 본 발명의 이중벽 구조의 사이드월이 구비된 소결기의 작용을 설명한다.

소결광의 제조는 각종 분광석과 석회석, 규사, 사문암 등의 부원료와 열원인 분코크스를 혼합한 배합원료를 소결기의 장입장치에서 수직편석을 유도시켜 장입후 점화로에서 착화하여 하부 방향에서 흡입함으로써 배합원료를 용융형 소결광으로 제조하여 이루어진다.

이러한 소결광 제조과정을 도면을 참조하여 설명하면, 도 2 도시와 같이 배합원료를 소결기 대차(1)에 장입하여 수평이동시키면 점화로(2) 지점을 통과시 소결기 대차(1)에 장입되어 있는 배합원료(3)의 상단부는 반사식 버너(2a)에 의해 표층부의 착화가 이루어지고 동시에 소결기의 이중형 사이드월(20) 부분은 직화식 버너(30)에 의해 착화된다.

반사식 버너(2a)와 직화식 버너(30)가 장착된 소결기가 점화로(2)를 지나면서 하부 방향에서 흡입이 이루어지기 때문에 배합원료중의 분코크스가 타면서 주위의 분광석 입자들을 용융시키면서 소결이 이루어지게 된다.

이러한 과정에서 소결기 대차(1)가 공기 주입관(12)이 위치한 부위에 도달하면 예열공기가 공기 주공급관(10)을 통해 공기지관(11)을 거쳐 공기 주입관(12)에 유입되고 유입된 예열 공기는 기공판(21)의 공기구멍(22)을 통해 소결기 대차(1) 하부에서의 흡입력에 의해 소결기 대차(1)의 배합원료(3) 속으로 들어가게 된다.

따라서 직화식 버너(30)에서 기공판(21)의 공기구멍(22)으로 착화가 이루어진 상태에서 예열공기가 들어가서 배합원료의 연소시 필요한 유효 산소를 공급해줌으로써 소결이 더욱 원활하게 진행되며 더불어 소결이 완료된 소결광층에는 예열공기가 들어가서 급냉을 방지해줌으로써 CaO, SiO₂, MgO와 같은 슬래그 성분으로 결합되어 있는 용융 소결광의 크랙을 방지하여 분화와 미소성을 예방하게 된다.

한편 점화로(2)에서의 착화는 도 7 도시와 같이 소결기 대차(1) 양측의 사이드월(20)부의 직화식 버너(30)가 상부에서 하부 방향으로 분사하는 화염(30a)에 의해 이루어지는데, 5개로 이루어진 직화식 버너(30)의 화염(30a)을 길게 또는 짧게 조정하여 사이드월(20)의 기공판(21)의 공기구멍(22)으로 화염이 유입하도록 하여 기공판(21) 전부분에서 착화가 이루어진다.

이와 같은 작용에 의해 소결기 대차(1)의 상단부와 양측면부에서 착화가 이루어지면 기공판(21)의 공기구멍(22)으로 소결에 필요한 공기가 공기 주입관(12)을 통해 공급된다. 이 과정에서 주공급관(10)의 크기가 소결 진행 방향으로 점차적으로 크게 되어 있어서 소결 진행 시간이 경과함에 따라 소결 진행층 및 완료층이 많아지므로 동일 유속으로 동일량의 예열공기를 소결기 각각의 대차에 공급할 수 있다.

한편, 공기 주입관(12)은 사이드월(20)의 기오판(21) 사이의 공간에 삽입되어 있는 형태에서 소결기 대차(1)가 수평으로 진행하기 때문에 외부 공기(냉공기)의 유입을 최대한 차단하기 위하여 터진 깔대기 형상으로 이루어지며, 이러한 공기 주입관(12)의 형상에 의해 예열공기가 공기 주입관(12)으로 유입됨에 따라 주입관(12) 자체의 온도가 상승하고 깔대기 부위가 열에 의해 팽창되어 벌어지면서 기공판(21)과 외부벽체(23) 사이에 밀착되어 냉공기의 유입을 차단하는 것이다.

도 8 및 도 9는 종래의 소결기 구조 및 본 발명의 소결기에서 각각 배합원료가 용융형 소결광으로 제조되는 과정을 비교 설명하고 있는데, 도 8 도시와 같이 종래의 경우 소결기 대차(1)에 장입된 배합원료(3)가 점화로(2)에서 반사식 버너(2a)에 의해 착화되어 소결이 진행되는 상태를 보면 상단부 일방향에서만 착화하여 소결이 이루어지므로 도 9의 본 발명의 소결기에서 착화가 이루어지는 것과 비교시 동일한 시간에서 소결완료층(401)이 적고 소결진행층(402)이 상대적으로 많음을 알 수 있다.

이와 비교시 도 9 도시와 같이, 본 발명에서는 상단부와 양측면부에서 동시에 착화하여 소결이 진행됨에 따라 동일 시간에 종래의 경우 보다 소결 완료층(41)이 많아지고 소결 진행층(42)과 미소결층(43)은 매우 적어지게 된다. 이는 종래 상부에서 하부의 일방향으로만 진행되던 소결 방식을 3방향에서 동시에 진행하도록 함으로써 양측면부에서 소결이 진행되는 양만큼 단위 시간당 소결광 제조가 많아지기 때문이다.

따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면 3방향에서 동시 착화가 이루어지므로 단위 시간당 소결 생산성이 향상되어 소결광 제조원가가 절감된다.

또한, 본 발명에서는 예열공기를 사이드월부에 공급함으로써 급냉을 방지할 수 있어서 소결광의 분화와 미소결광 발생을 예방할 수 있어서 소결광의 품질을 향상시키고 회수율을 향상시킬 수 있다.

더우기 본 발명에서는 3방향 착화의 소결방식으로 소결을 실시할 수 있으므로 소결 생산성이 향상되어 1기의 소결기로 2-3기의 용광로에 소결광을 공급할 수 있어서 소결광 제조시 발생할 수 있는 대기 오염을 감소시키고 설비 증설 및 이의 운용에 따른 비용지출을 절감활 수 있어서 경제적이다.

Claims (4)

1. 소결용 배합원료를 소결기 대차(1)에 장입하여 점화로(2)에서 착화시켜 소결광을 제조하는 소결기에 있어서, 예열공기가 유입될 수 있는 공기구멍(22)이 다수 형성된 기공판(21)과 외부벽체(23)를 그 사이에 공간을 형성하도록 하부에서 결합하여 이루어진 2중 구조의 사이드월(20)과, 점화로(2) 양측벽부에 장착되어 사이드월(20)의 공간 사이로 화염을 발생하여 배합원료를 양측면에서 착화시키기 위한 버너(30)와, 사이드월(20)의 공간으로 예열공기를 공급하도록 사이드월 상부에 설치된 공기 주공급관(10) 및 공기지관(11)과 공기 주입관(12)으로 이루어진 예열공기 공급기구를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3방향 소결이 가능한 사이드월 구조의 소결기.
2. 제 1항에 있어서, 공기구멍(22)은 상하좌우로 일정한 간격으로 형성되어 중심점을 45도 각도로 사선으로 연결시 정마름모 배열을 이루며, 입구측이 넓고 출구측이 좁은 각진 원형 구조인 것을 특징으로 하는 3방향 소결이 가능한 사이드월 구조의 소결기.
3. 제 1항에 있어서, 공기 주입관(12)은 예열공기에 의해 열팽창하여 이중구조의 사이드월 공간에서 자체 실링이 이루어지는 것을 특징으로 하는 3방향 소결이 가능한 사이드월 구조의 소결기.
4. 제 1항에 있어서, 버너(30)는 직화식 버너로 5개가 설치되는 것을 특징으로 하는 3방향 소결이 가능한 사이드월 구조의 소결기.