KR20030055021A - 소결광 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소결대차 상에 상부광을 공급하는 상부광 공급수단과, 상기 소결대차에 적재된 상부광층 상에 배합원료를 공급하는 배합원료 공급수단과, 상기 소결대차에 적재된 배합원료의 소결원료층의 표층부를 착화시키고 점화시키는 점화기가 상기 소결대차의 진행방향을 따라서 순차적으로 설치되어 있는 소결광 제조장치에 관한 것으로서, 상기 상부광 공급수단은 상기 상부광을 저장하는 상부광 저장조와, 상기 상부광 저장조의 하부에 제공된 드럼형 절출기와, 상기 드럼형 절출기의 회전동작에 의해서 상기 상부광 저장조로부터 절출되는 상부광을 상기 소결대차로 안내하는 유도슈트로 구성되고, 상기 드럼형 절출기의 회전동작속도는 상기 상부광층 상에 적재된 상기 소결원료층의 장입밀도에 따라서 조절되어 상기 상부광층의 높이를 가변시키는 것을 특징으로 하므로, 배합원료의 연원료 및 수분의 불안정 요소발생에 따른 소결원료층의 밀도상승에 기인한 소결원료층의 통기성 불량을 해소하여 적열광 배출을 방지하고, 소결광의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

소결광 제조장치{Apparatus for manufacturing the sintered ore}

본 발명은 소결대차에 장입된 소결원료층의 통기성을 향상시켜 양질의 소결광을 제조하기 위한 장치에 관한 것이고, 더 상세하게는 소결광 제조과정에서 배합 원료중 연료코크스 또는 부원료인 생석회와 석회석이 불안정한 절출 또는 배합원료의 비정상적인 배합에 의해서 소결원료층의 통기성이 악화되는 것을 방지할 수 있도록 상부광의 높이를 가변시키는 소결광 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 소결광 제조공정은 도 1에 도시된 바와 같이 원료저장조(1)에서 분철광석과 연료코크스를 정량절출시키고 배합시킨다. 그리고, 소결과정중 화학적반응을 향상시키기 위한 촉매제로서 부원료인 석회석, 규사, 사문암 등을 사용하고 있다. 최근에는, 원료의 조립성을 향상시키기 위해 생석회를 첨가시키고 있다.

혼합기(2)와 조립기(2-1)에서 적정량의 수분을 첨가하면서 원료를 혼합하고조립하여 생성되는 소결용 배합원료는 도 2에 도시된 바와 같이 드럼피더(10)의 회전에 의하여 저장호퍼(9)로부터 소결대차(3-1)에 장입된다. 소결대차(3-1)에 장입된 소결원료층은 점화로(5)를 통과하면서 착화되고 점화된다. 소결대차(3)가 유효 화상거리를 진행하는 동안에 공기는 메인 브로워(7, 7-1)의 흡입작용에 의해서 소결기(3) 하부에 설치된 윈드박스(18)를 통해 하방흡인된다. 그리고, 연소되는 소결원료층에는 건조습윤대(4-1)와 소결대(4)가 형성되고 최종적으로 소결광이 제조된다.

이러한 소결광 제조과정에서, 정상적으로 배합된 배합원료가 소결대차에 장입되는 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 소결원료층은 건조습윤대(4-1)와, 소결대(4-2)와, 냉각대(4)의 영역으로 구분된다. 도 4를 참조하면, 윈드박스에서 측정되는 상기 영역별 온도분포에서 소결 완료점(BTP)이 소결대차의 유효 화상거리의 마지막에 위치하는 21번 내지 23번의 윈드박스(18)에서 이루어지고, 이 후에 정상적인 냉각이 이루어지므로 적열광의 배출을 방지하고 또한 소결광의 양호한 품질을 확보할 수 있다. 따라서, 운전자는 완료점(BTP)을 보면서 소결기 속도를 가감하면서 소결광의 양호한 생산효율을 확보한다.

그러나, 소결광 제조과정에서 도 5에 나타난 바와 같이, 연료코크스의 불안정한 절출 및 입도불량, 부원료의 불안정한 절출, 그리고, 믹서 및 리롤링에서 수분제어 불량 등과 같은 요소인자(20)들 때문에, 소결과정에서 소결원료층의 통기성 불량을 야기시킨다. 즉, 도 5와 도 6에 나타난 바와 같이, 습윤대(4-1) 및 소결대(4-2)가 연장되면서 소결작업이 지연되고, 그 결과 적열광이 대량으로 배출되거나, 상부광 높이를 정확하게 설정하지 못하여 후속설비 트러블을 유도하거나, 소성과정중 불안전 연소에 의한 대기오염을 야기시키거나 또는 소결광의 생산성을 저하시키는 문제점이 된다.

본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 소결기의 소결대차에 장입되는 배합원료중에 밀도를 증가시키는 요소 인자들의 제어 이상에 의한 절출 불량을 추적하여 소결광 제조 첫 장입단계에서 정확한 밀도를 측정해 소결대차 하층부의 상부광 높이를 가변할 수 있는 소결광 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 소결과정을 개략적으로 도시한 도면:

도 2는 소결기의 소결대차에 배합원료가 장입되는 상태를 도시한 도면;

도 3은 소결기에서 소결광이 형성되는 과정을 도시한 도면;

도 4는 도 3에 도시된 소결광의 형성상태에 따른 온도분포를 점화로부터 거리로 나타낸 그래프;

도 5는 본 발명에 따라서 소결기에서 소결광이 형성되는 과정을 도시한 도면;

도 6은 도 4에 도시된 소결광의 형성상태에 따른 온도분포를 점화로부터 거리로 나타낸 그래프;

도 7은 본 발명에 따라서 소결공정이 수행되는 과정을 도시한 도면;

도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따른 소결광 제조과정을 도시한 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

6 : 상부광 저장조

15 : 제어 조작부

16 : 상부광층

19 : 온도계

21 : 밀도측정장치

22 : 초음파 측정기

23 : 드럼형 절출기

24 : 유도슈트

25 : 가이드 슈트

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 소결대차 상에 상부광을 공급하는 상부광 공급수단과, 상기 소결대차에 적재된 상부광층 상에 배합원료를 공급하는 배합원료 공급수단과, 상기 소결대차에 적재된 배합원료의 소결원료층의 표층부를 착화시키고 점화시키는 점화기가 상기 소결대차의 진행방향을 따라서 순차적으로 설치되어 있는 소결광 제조장치는 상기 상부광 공급수단은 상기 상부광을 저장하는 상부광 저장조와, 상기 상부광 저장조의 하부에 제공된 드럼형 절출기와, 상기 드럼형 절출기의 회전동작에 의해서 상기 상부광 저장조로부터 절출되는 상부광을 상기 소결대차로 안내하는 유도슈트로 구성되고, 상기 드럼형 절출기의 회전동작속도는 상기 상부광층 상에 적재된 상기 소결원료층의 장입밀도에 따라서 조절되어 상기 상부광층의 높이를 가변시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하고, 동일 구성은 동일 도면번호를 부여한다.

본 발명에 따르면, 현장 데이터를 실시간으로 측정,연산,제어하는 피드백 시스템을 갖고 있는 소결광 제조장치는 소결대차(13-1)의 진행방향을 따라서 순차적으로 설치되어 있는 상부광 공급수단과, 배합원료 공급수단과, 점화기를 갖는다.

상기 배합원료 공급수단은 배합원료 저장호퍼(9)와 드럼피더(10)와 경사슈트를 갖는다. 드럼피더(10)의 회전에 의하여 배합원료 저장호퍼(9)로부터 배출되는 배합원료는 상기 경사슈트에 의해서 하기에 설명되는 소결대차(3-1) 하층부의 상부광층(16) 상에 적재된다.

상기 상부광 공급수단은 상부광 저장조(6)와 상부광 저장조(6)의 하부에 설치된 드럼형 절출기(23)를 갖는다. 드럼형 절출기(23)의 회전속도에 따라서 상부광 저장조(6)로부터 절출되는 상부광의 절출량이 조절되어 소결대차(3-1) 위에 적재되는 상부광의 높이가 가변된다. 그리고, 드럼형 절출기(23)의 하부에는 상부광 저장조(6)로부터 절출되는 상부광을 소결대차(3-1)에 고르게 분배하는 유도슈트(24)와 가이드 슈트(25)가 제공된다.

한편, 드럼형 절출기(23)의 회전동작은 상기 배합원료 공급수단에 의해서 상부광층(16) 상에 적재되는 배합원료의 밀도에 따라서 제어된다. 즉, 드럼형 절출기(23)의 회전동작은 상부광층(16) 상에 적재되는 배합원료의 비정상 절출여부를감시할 수 있는 밀도측정장치(21)로부터 제공되는 배합원료의 밀도데이타에 의해서 제어된다. 밀도측정장치(21)에서 제공되는 데이터는 제어 조작부(15)에서 수집된 후 드럼형 절출기(23)에 피드백되며, 드럼형 절출기(23)의 가변동작에 의해서 가변되는 상부광층(16)의 높이는 초음파 측정기(22)에 의해서 측정된다.

상부광의 절출량을 가변시키는 드럼형 절출기(23)는 상부광 저장조(6)의 하부에 소결대차(3-1)의 폭방향으로 설치되고 드럼형 절출기(23)의 회전속도는 구동모터(미도시)에 의해서 가변된다. 즉, 본 발명에 따르면 구동모터에 의해서 드럼형 절출기(23)의 회전속도를 가변시킴으로써 상부광 저장조(6)로부터 절출되는 상부광의 절출량을 가변시킬 수 있다.

종래에는 후단의 윈드박스에 제공된 온도계(19)에 의해서 온도만을 측정하였으며, 소결원료층의 밀도를 측정할 수 없었다. 본 발명에서는, 소결초기 시점부위에 대응하는 윈드박스에 밀도 측정기(21)를 설치하여 소결원료층의 밀도를 정확하게 측정하였다. 밀도 측정기(21)에서 측정된 밀도 데이타는 변환기(14)에서 연산된 후 제어 조작부(15)로 제공된다. 제어 조작부(15)에서는 사전에 입력된 프로그램에 의해 드럼형 절출기(23)의 회전속도를 가변하여 상부광층(16)의 높이를 가변할 수 있게 하고, 또한 가변되는 상부광층(16)의 높이는 초음파 측정기(22)에서 정확히 측정된 후 제어 조작부(15)에 제공되었다.

따라서, 원료코크스와 부원료의 불안정한 절출 및 믹서와 리롤링 수분제어 불량 등의 불안정한 요소인자(20)에 근거하여 제조된 배합원료가 소결대차에 장입되었을 때, 드럼형 절출기(23)의 회전속도 가변동작은 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 소결기의 소결대차(3-1)가 기동되면 드럼형 절출기(23)는 제어 조작부(15)에 초기입력된 상부광층의 높이에 대응하는 회전속도로 기동한다. 기 입력된 상부광층(16)의 높이와 후단의 윈드박스에 설치된 온도계(19)에 의해서 측정된 온도와의 관계를 나타내는 하기 식 1에 의해서 변화율을 산출한다.

변화율 = [상부광층 높이 ÷ 온도계에서 측정된 온도] ×100 ‥‥ (1).

그리고, 상기 식 1에 의해서 산출된 변화율이 온도기준값, 예를 들어 70℃와 비교하고 그 편차는 하기 식 2에 의해서 계산된다.

편차계산 = [기준값 70℃ - 변화률] ‥‥‥‥ (2).

이때, 온도기준값은 소결조업에서 소결광의 품질과 생산성이 양호한 상태일 때 후단 윈드박스에 설치된 온도계(19)에 의해서 측정된 온도를 의미하며, 이제까지의 소결조업의 기준으로 하여 온도기준값을 70℃로 산정하였다.

소결조업이 진행되는 동안, 제어 조작부(15)에 프로그램화되어 있는 연원료 조건과 수분변동의 불안정 절출요소가 발생되면 점화기(5)의 설치위치에 대응하는 윈드박스에 설치된 밀도 측정기(21)에서 소결원료층의 장입밀도를 측정하고, 그 데이타는 변환기(14)에서 연산된 후 제어 조작부(15)에 제공된다.

제어 조작부(15)에서는 상기 식 2에 의해서 계산되는 편차계산값과 소결조업에 적절한 연원료 조건 및 수분변동을 만족시킬 수 있는 상부광층(16)의 높이를 계산한다. 이러한 계산값은 드럼형 절출기(23)에 피드백되어 상부광 저장조(6)로부터 배출되는 상부광의 배출량을 조절하도록 드럼형 절출기(23)의 회전속도를 가변시킨다.

드럼형 절출기(23)의 회전속도 가변량은 상기 식 2에 의해서 계산된 편차계산값과 밀도 측정기(21)에서 측정된 밀도를 기준으로 한다. 예를 들어, 편차값이 ±10℃의 변화를 나타내면 상부광층의 높이는 10mm 정도로 가변되고, 또한 소결원료층의 장입밀도값이 1.90를 기준으로 하여 ±0.1의 변화를 나타낼 때 상부광층의 높이는 ±10mm 정도로 가변된다.

그러나, 상부광층의 높이를 일정하게 유지하기 위하여 높이가변 폭은 최소 50mm에서 최대 100mm로 설정하여 놓았다.

그리고, 상기와 같은 가변 조건이 만족되면 드럼형 절출기(23)의 회전속도 가변조작은 제어 조작부(15)에 입력되어 있는 하기 표 1의 조건을 만족시키도록 이루어진다.

[표 1]

상부광층 높이(mm)	절출기 회전속도(rpm/min)
60	1.5 ~ 1.6
70	1.7 ~ 1.8
80	1.9 ~ 2.0
90	2.1 ~ 2.2
100	2.3 ~ 2.4

상기 표 1에 나타난 조건을 만족시키면서 상부광층의 높이가 자동으로 가변되고 초음파 측정기(22)에 의해 연속으로 측정되는 이러한 가변높이의 데이타는 변환기(14)에서 연산된 후 제어 조작부(15)에 제공된다. 제어 조작부(15)는 이러한 데이터를 드럼형 절출기(23)에 연속적으로 피드백시킨다.

한편, 초음파 측정기(22)로부터 밀도 측정기(21)까지의 거리는 약 20m 정도이므로, 이러한 이격거리를 고려하여 약 0∼15분 정도의 지연시간을 설정하였고 모든 제어는 연속적이고 자동으로 제어되게 하였다.

이하, 소결기 배광부에서의 단면을 모사하여 나타낸 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 소결조업의 상황에 따른 현상을 설명한다.

먼저, 도 8a에 도시되어 있는 바와 같이 냉각대(4; A) 부위의 면적이 상대적으로 적고 소결대(소성대)(4-2; B)의 두께가 상대적으로 두꺼운 경우에는, 소결원료층의 장입밀도가 증가한 것을 의미하여 소성작업이 불량해지고 적열광이 배출된다. 따라서, 이러한 경우에는 상부광층(16)의 높이를 높게 하여 소결원료층의 장입밀도를 저하시켜 통기성를 향상시킨다.

도 8b 및 도 8c는 도 8a의 불량한 소결조업 조건을 해결하기 위하여 소결원료층의 장입밀도를 순차적으로 저하시킬 때 나타나는 부위별 분포상황을 나타낸다.

그리고, 도 8d에 도시되어 있는 바와 같이 냉각대(A) 부위의 면적이 넓은 반면에 소결대(소성대; B) 부위의 면적이 좁은 경우에는, 소결원료층의 통기성이 매우 양호하므로 상대적으로 상부광층(16; C)의 높이는 설정치의 최소값인 50mm로 유지되고 그 결과 배합원료가 상대적으로 많이 장입되어 소결 생산성이 향상되고 또한 소결광의 품질이 양호해진다.

본 발명에 따르면, 소결원료층의 밀도에 따라서 상부광층의 높이를 가변시킴으로써, 배합원료의 연원료 및 수분의 불안정 요소발생에 따른 소결원료층의 밀도상승에 기인한 소결원료층의 통기성 불량을 해소하여 적열광 배출을 방지하고, 소결광의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

Claims (3)

1. 소결대차 상에 상부광을 공급하는 상부광 공급수단과, 상기 소결대차에 적재된 상부광층 상에 배합원료를 공급하는 배합원료 공급수단과, 상기 소결대차에 적재된 배합원료의 소결원료층의 표층부를 착화시키고 점화시키는 점화기가 상기 소결대차의 진행방향을 따라서 순차적으로 설치되어 있는 소결광 제조장치에 있어서,

   상기 상부광 공급수단은 상기 상부광을 저장하는 상부광 저장조와, 상기 상부광 저장조의 하부에 제공된 드럼형 절출기와, 상기 드럼형 절출기의 회전동작에 의해서 상기 상부광 저장조로부터 절출되는 상부광을 상기 소결대차로 안내하는 유도슈트로 구성되고,

   상기 드럼형 절출기의 회전동작속도는 상기 상부광층 상에 적재된 상기 소결원료층의 장입밀도에 따라서 조절되어 상기 상부광층의 높이를 가변시키는 것을 특징으로 하는 소결광 제조장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 소결원료층의 장입밀도는 상기 점화기의 설치위치에 대응하는 상기 소결대차 하부의 윈드박스에 인접하여 설치된 밀도계측기에 의해서 측정되는 것을 특징으로 하는 소결광 제조장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 소결대차의 진행방향에서, 상기 드럼형 절출기의 전방에는 상기 상부광층의 높이를 측정하는 높이측정기가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 소결광 제조장치.