KR200340502Y1 - 측벽부의공기누출을방지하는소결기대차 - Google Patents

Abstract

본 고안은 소결기 대차의 측벽부에서의 공기누출을 방지하고 중앙부로의 공기흐름을 유도함으로써 소결광 케이크의 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있는 측벽부의 공기누출을 방지하는 소결기 대차를 제공하는 데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 점화로(40)에 의해 소결광 케이크(70)가 형성될 수 있도록 양 측면에는 측벽(31)이 각각 형성되어 있고, 하부에는 배합원료의 유실을 방지하는 그레이트바(32)가 형성되고 있고 이런 그레이트바(32)의 상부에 소결광 케이크(70)의 융착을 방지하는 융착방지 소결광(60)이 배열된 소결기 대차(35)로서, 소결공정에서 대차(35)의 양 측벽(31)과 소결된 소결광 케이크(70)의 사이에 형성된 틈새(71)를 통한 공기누출을 방지할 수 있도록 양 측벽(31)의 하부에는 폭(W)이 상기 틈새(71)의 간격(D)의 1.07배 이상이고 높이(H)가 융착방지 소결광(60)의 적층높이(h) + 10㎜이하인 공기누출방지부재(36)가 각각 부착되어 있다.

Description

측벽부의 공기누출을 방지하는 소결기 대차

본 고안은 측벽부의 공기누출을 방지하는 소결기 대차에 관한 것이며, 특히, 드와이트 로이드식(dwight loyd) 소결공정에 있어서 소결기 대차의 측벽을 따라 누출되는 공기를 차단하는 소결기 대차에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 소결기는 배합원료를 저장하는 배합원료 호퍼(10)와, 메인 게이트와 서브 게이트 및 드럼피더로 구성된 장입장치(20)와, 소결기 대차(30)와, 1000℃～1200℃의 화염을 발생하는 점화로(40) 및, 메인 블로어(50)로 구성된다.

여기에서, 도 2에 도시된 바와 같이 종래기술에 따른 소결기 대차(30)의 양 측면에는 소정의 두께와 폭을 갖는 측벽(31)이 각각 고정되어 있다. 또한, 소결기 대차(30)의 하부에는 그 내부에 적재되는 배합원료의 유실을 방지하는 그레이트바(32)가 다수개 고정되어 있다. 이러한 측벽(31)과 그레이트바(32)는 조업 중에 대차에서 이탈되지 않도록 로크 핀에 의해 고정 설치된다. 즉, 다수의 그레이트바(32)를 대차의 내측에서 측벽(31)쪽으로 순차적으로 장착하여 장착이 완료되면, 로크 핀으로 측벽(31)을 대차의 측면에 고정하면서 그레이트바(32)를 고정하는 것이다. 이렇게 고정된 그레이트바(32)의 상부에는 소결되는 소결광 케이크의 융착을 방지할 수 있도록 알맹이 형태로 형성된 융착방지 소결광(60)이 소정의 높이로 장입되어 있다.

이렇게 구성된 종래기술의 소결기 대차(30)를 사용하여 소결광 케이크를 제조하는 과정을 살펴보면, 먼저, 배합원료 호퍼(10)에 저장된 배합원료를 장입장치(20)를 사용하여 일정량 소결기 대차(30) 위에 공급한다. 그런 다음, 점화로(40)에서 분출되는 화염을 이용하여 배합원료의 표면을 착화시키고 메인 블러어(50)의 흡입으로 공기를 소결층의 하부방향으로 흡입한다. 이런 과정을 통해 배합원료 중에 포함되어 있던 코크스가 공기 중의 산소와 반응하여 연소되면서 소결반응이 진행되어 괴상화 즉 소결광 케이크(70)가 만들어진다.

그러나, 이런 소결반응이 진행됨에 따라 소결기 대차(30) 내의 소결층은 중앙방향으로 수축되면서 괴상화가 일어나기 때문에, 도 3에 도시된 바와 같이 소결기 대차(30)의 측벽(31)간의 틈새(73)와, 소결광 케이크(70)의 표층부에서 발생된 크랙(72) 및, 소결기 대차(30)의 측벽(31)과 소결광 케이크(70)의 틈새(71)에 의해 공기누출이 각각 발생한다. 이 때, 도 4에 보이듯이, 소결광 케이크(70)의 수축과 함께 취약한 적층구조를 갖는 측벽부에서 소결되지 않은 광석이 흡입압에 의해 하부로 유실됨으로써, 소결기 대차(30)의 측벽(31)과 소결광 케이크(70)의 사이에는 더욱 큰 틈새(71)가 형성된다. 이렇게 대차(30)의 측벽(31)과 소결광 케이크(70)의 사이에 형성된 틈새(71)에 통해 공기누출이 대부분이 행해진다.

앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 소결기 대차를 사용할 경우에는 측벽부를 따라 공기누출이 대부분 발생하므로, 측벽부에서는 과잉의 공기흡입에 따른 열손실과 급냉에 의해 소결광 케이크의 강도와 회수율이 저하된다. 그런 반면, 중앙부에서는 흡입되는 공기가 상대적으로 적어지게 되어 소결층내의 코크스의 연소가 저하되어 폭방향 분균일 소결이 일어나 생산성이 저하되는 문제점이 발생한다.

이런 문제점을 해소하기 위하여 종래에는 소결기 대차의 측벽과 소결광 케이크의 사이의 틈새를 통한 공기누출을 억제하도록 측벽부의 장입밀도를 높여주거나 롤러에 의해 표층부를 다져주는 방법, 또는 측벽의 상단부에 커버를 덮어 공기의 유입을 막아주는 방법 등을 사용하였다. 그러나, 이러한 방법들은 소결층의 높이방향으로 볼 경우, 상층부에서 소결이 진행될 때는 측벽부로의 공기의 유입을 방지할 수는 있지만, 소결은 연속적으로 하부방향으로 진행되기 때문에 수축의 방향이 하부와 중앙부로 일어나 측벽부에 틈새가 생성된다. 따라서, 이런 틈새를 통해 다시 공기누출이 발생하기 때문에 소결초기 이외에는 공기누출의 억제효과를 기대할 수가 없다.

따라서, 본 고안은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 소결기 대차의 측벽부에서의 공기누출을 방지하고 중앙부로의 공기흐름을 유도함으로써 소결광 케이크의 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있는 측벽부의 공기누출을 방지하는 소결기 대차를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 통상적인 소결기의 구성요소들을 설명하기 위한 개략도이고,

도 2는 종래기술에 따른 소결기 대차의 단면도이고,

도 3은 도 2에 도시된 소결기 대차를 사용하여 소결광 케이크 제조시에 발생하는 공기누출위치를 나타낸 사시도이고,

도 4는 도 3에 도시된 소결기 대차를 사용하여 소결광 케이크 제조시에 발생하는 공기유동경로를 나타낸 단면도이고,

도 5는 본 고안의 한 실시예에 따른 측벽부의 공기누출을 방지하는 소결기 대차에 소결광 케이크가 저장된 단면도이고,

도 6은 도 5에 도시된 소결기 대차를 사용하여 소결광 케이크 제조시에 발생하는 공기유동경로를 나타낸 단면도이며,

도 7은 도 5에 도시된 소결기 대차를 사용하여 생성한 소결광 케이크의 물리적 특성치를 나타낸 그래프.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

30, 35: 소결기 대차 31 : 측벽

32 : 그레이트바 36 : 공기누출방지부재

60 : 융착방지 소결광 70 : 소결광 케이크

71, 73 : 틈새 72 : 크랙

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 소정 크기의 폭(A)과 길이를 가지며, 상기 폭방향의 양 측면에 배합원료를 적재할 수 있도록 측벽이 각각 형성되어 있고, 하부에는 적재되는 배합원료의 유실을 방지하는 그레이트바가다수개 장착되어 있는 소결기 대차에 있어서, 상기 양 측벽에는 A/200 x 7.5 x 1.07 이상의 폭을 가지며 융착방지 소결광의 적층높이 + 10mm이하의 높이를 갖는 공기누출방지부재가 각각 부착되어 있어, 소결공정에서 대차의 양 측벽과 소결되는 소결광 케이크의 사이에 형성되는 틈새를 통한 공기누출을 방지하는 것을 특징으로 한다.

아래에서, 본 고안에 따른 측벽부의 공기누출을 방지하는 소결기 대차의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

본 고안에 따른 측벽부의 공기누출을 방지하는 소결기 대차(35)에는 측벽부에서의 공기누출을 방지할 수 있도록 공기누출방지부재(36)가 결합되어 있다는 것을 제외하고는 종래기술의 소결기 대차(30)와 동일하다. 그러므로, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략한다.

도면에서, 도 5는 본 고안의 한 실시예에 따른 측벽부의 공기누출을 방지하는 소결기 대차에 소결광 케이크가 저장된 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 소결기 대차를 사용하여 소결광 케이크 제조시에 발생하는 공기유동경로를 나타낸 단면도이며, 도 7은 도 5에 도시된 소결기 대차를 사용하여 생성한 소결광 케이크의 물리적 특성치를 나타낸 그래프이다.

도 5에 보이듯이, 본 고안의 측벽부의 공기누출을 방지하는 소결기 대차(35)의 양 측벽(31) 중에서 내측 하부에는 측벽부위를 따라 공기가 누출되지 못하도록 공기누출방지부재(36)가 각각 부착되어 있다. 즉, 이러한 공기누출방지부재(36)가부착된 양 측벽(31)을 대차의 측면에 로크 핀으로 고정함으로써, 측벽을 통한 공기누출을 방지할 수 있는 소결기 대차가 완성된다.

여기에 사용되는 공기누출방지부재(36)는 소정의 폭과 높이를 갖는 것으로서, 이런 크기는 다음과 같은 방법에 의해 결정된다.

통상, 소결반응시 수축에 의해 형성되는 측벽부에서의 틈새(71)의 간격(D)은 소결기 대차의 폭방향 면적, 즉 폭방향의 길이에 따라 좌우된다. 예를 들어, 소결기 대차의 폭이 200㎜일 경우 15㎜의 수축이 발생한다. 따라서, 소결기 대차의 폭방향의 길이가 A㎜일 경우의 수축량은 A/200 x 15㎜가 된다. 또한, 수축은 양 쪽의 측벽부에서 중앙부로 일어나기 때문에, 총 수축량이 B㎜일 경우 한 쪽의 측벽부에 발생되는 틈새의 간격은 B/2㎜가 된다. 따라서, 한 쪽의 측벽부에서 발생하는 틈새의 간격을 소결기 대차의 폭방향 길이로 계산하면 A/200 x 7.5mm가 된다.

그러므로, 본 발명에서는 공기누출방지부재(36)의 크기를 결정하기 위하여 폭(W)은 3㎜ ～ 19㎜, 즉 수축에 의해 발생하는 틈새(71)의 간격을 1로 기준할 경우 0.4 ～ 2.5배의 범위에서 변화시키고, 높이(H)는 그레이트바(32)의 상단면을 0㎜로 기준할 경우 20㎜ ～ 75㎜의 범위에서 변화시키는 실험을 하였다. 이런 실험결과에 따른 결과치가 도 7에 도시되어 있으며, 이런 실험 결과치는 틈새(71)의 간격(D)이 7.5㎜이고 융착방지 소결광(60)의 적층높이(h)가 40㎜인 경우에 따른 것이다.

즉, 도 7에 보이듯이, 공기누출방지부재(36)의 폭(W)은 틈새(71)의 간격(D)을 1로 기준시 1.07이상(여기서는 8㎜ 이상), 즉 소결기 대차의 폭방향 길이로 계산하면 A/200 x 7.5 x 1.07이상이고, 높이(H)는 융착방지 소결광(60)의 적층높이(h) + 10㎜이하(여기서는 50㎜ 이하)일 경우에 공기누출방지부재(36)의 효과가 극대화되어 생산성, 회수율 및 회전강도가 종래에 비해 6.3%, 2%, 2.4%정도가 각각 향상됨을 알 수 있었다.

이렇듯, 공기누출방지부재(36)의 크기는 소결층의 수축에 의해 발생되는 틈새(71)의 간격(D)과 융착방지 소결광(60)의 적층높이(h)에 의해 결정된다. 즉, 공기누출방지부재(36)의 폭(W)과 높이(H)는 소결층의 수축량과 융착방지 소결광(60)의 적층높이에 따라 변화할 수 있으며, 형상도 사각형이나 원형 등으로 형성할 수도 있다. 또한, 본 고안의 소결기 대차(35)는 양 측면(31)에 공기누출방지부재(36)를 일체화할 수도 있으며, 측벽(31)과 밀착하는 그레이트바(32)의 형상도 조절할 수가 있다.

앞서 설명한 바와 같은 크기를 갖는 공기누출방지부재(36)를 대차(35)의 양 측면(31)에 각각 부착하고 소결광 케이크(70)를 제조할 경우에는, 도 6에 보이듯이 소결반응에 의해 소결층에서의 수축은 일어나지만 소결반응층 하부의 배합원료층에서는 측벽(31)에 결합된 공기누출방지부재(36)가 측벽부를 통한 공기의 유동을 차단한다. 즉, 공기누출방지부재(36)가 공기누출을 근본적으로 막아주기 때문에 측벽부로의 공기유동이 억제되고 취약한 적층구조를 찾아 중앙부로의 공기유동이 유도된다. 이렇게 측벽부로 유입되는 공기유동을 소결초기부터 막아줌으로써 상부로부터 유입되는 찬 공기량이 감소되기 때문에 소결반응에 필요한 열량의 손실이 작아져 측벽부에서의 소결광 회수율이 증대되고 중앙부로의 공기유동이 유도된다. 즉,소결광 케이크(70)의 중앙부에서의 공기흡입량이 증대되어 중앙부의 코크스의 연소속도가 빨라진다. 따라서, 측벽부와 중앙부에서의 연소속도가 줄어들게 됨에 따라 전체적인 소결 완료시간이 짧아져 소결생산성이 향상된다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 고안의 측벽부의 공기누출을 방지하는 소결기 대차는 측벽에 공기누출방지부재를 부착함으로써 측벽부에서의 공기누출을 방지하여 소결광 케이크의 회수율을 증대시키고 소결완료기간을 단축시켜 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

이상에서 본 고안의 측벽부의 공기누출을 방지하는 소결기 대차에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 고안의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 고안을 한정하는 것은 아니다.

Claims (1)

1. 소정 크기의 폭(A)과 길이를 가지며, 상기 폭방향의 양 측면에 배합원료를 적재할 수 있도록 측벽이 각각 형성되어 있고, 하부에는 적재되는 배합원료의 유실을 방지하는 그레이트바가 다수개 장착되어 있는 소결기 대차에 있어서,

   상기 양 측벽에는 A/200 x 7.5 x 1.07 이상의 폭을 가지며 융착방지 소결광의 적층높이 + 10mm이하의 높이를 갖는 공기누출방지부재가 각각 부착되어 있어, 소결공정에서 대차의 양 측벽과 소결되는 소결광 케이크의 사이에 형성되는 틈새를 통한 공기누출을 방지하는 것을 특징으로 하는 측벽부의 공기누출을 방지하는 소결기 대차.