KR20040051944A - 분배판을 갖는 용융로 환원철 장입 슈트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분배판을 갖는 용융로 환원철 장입 슈트에 관한 것으로, 용선을 생산하는 석탄계 용융 환원공정에서 환원철을 용융로 내에 장입할 때 환원철이 장입되는 슈트에 분배판을 장착하여 용융로 내에 투입되는 환원철의 분포를 조절할 수 있도록 하는 환원철 장입 슈트에 관한 것이다.

본 발명은 석탄계 용융 환원 공정에서 환원로에서부터 환원철 배출 스크류를 통하여 배출되는 환원철을 용융로에 장입하기 위한 환원철 장입 슈트에 있어서, 상부가 상기 환원철 배출 스크류와 연결되고, 하부는 상기 용융로 상부면에 연결되어 있으며, 그 내부에 환원철이 상기 용융로로 장입되도록 하는 내부통로가 형성되고, 상기 내부통로에는 하방으로 뻗어있으며 내부 벽면과 힌지결합되어 통로 내벽과의 각도를 변화할 수 있는 분배판이 장착되어 있어, 상기 용융로로 장입되는 환원철의 장입 위치와 각도를 변경하여 용융로 내의 장입물 분포를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 분배판을 갖는 환원철 장입 슈트를 제공한다.

본 발명에 의하면 용융로로 환원철을 장입하는데 있어서 환원철 장입 슈트에 분배판(Distributing plate)을 구비하여 용융로로 들어가는 환원철의 장입 위치와 각도를 변경하여 용융로 내의 장입물 분포를 조절할 수 있는 효과가 있게 된다.

Description

분배판을 갖는 용융로 환원철 장입 슈트{reducing iron charging chute with distribute plate}

본 발명은 분배판을 갖는 용융로 환원철 장입 슈트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용선을 생산하는 석탄계 용융 환원공정에서 환원철을 용융로 내에 장입할 때 환원철이 장입되는 슈트에 분배판을 장착하여 용융로 내에 투입되는 환원철의 분포를 조절할 수 있도록 하는 환원철 장입 슈트에 관한 것이다.

석탄계 용융 환원공정(흔히, COREX 또는 FINEX 공정이라고 한다.)의 주요공정이 도 1에 도시되어 있다. 용융로로 장입되는 장입물은 환원철 및 석탄 등이 있다. 먼저, 환원로(2)에서 환원된 환원철은 환원철 배출 스크류(4)에 의해 환원로(2)를 빠져 나와 환원철 장입 장치(3)에 의해 용융로(1) 상부로 연속적으로 장입되고, 연료로 사용되는 석탄이 석탄 장입 스크류(5)에 의해 용융로(1) 상부 중앙으로 연속적으로 장입된다. 장입된 석탄은 풍구(6)로 송풍돤 산소에 의해 연소되고, 연소 반응열과 용융로 상부로 빠져나가는 연소 가스와 장입물 사이의 열교환에 의해 환원철은 용융되고, 용융된 용선과 슬래그는 출선구(7)를 통하여 용융로 바깥으로 배출된다.

도 2는 종래의 환원철 장입 통로 구조의 단면이다. 환원철 장입 스크류(4)에 의해 환원로(2)로부터 빠져 나온 환원철은 다운 파이프(31)로 자유 낙하하여 드랍(drop) 박스(32)에서 충돌에 의해 속도가 저하되고, 환원철 장입 슈트(33)를 통해 용융로(1)로 장입되도록 구성되어 있다.

도 3은 종래의 환원철 장입 통로 구조에서 특히 환원철 장입 슈트 부분의 내부 사시도이다. 도 3에서와 같이 종래의 환원철 장입 슈트(33)는 내측에 원통형의 긴 통로가 구비되고, 용융로 인접 부근에는 깔대기형으로 확산되는 단면을 갖는 확산부분이 형성되어 있다.

도 2 및 도 3에서, 종래의 고정된 환원철 장입 슈트(33)는 고정되어 있어 장입하려는 환원철의 장입 위치와 각도를 조절할 수 없는 문제점이 있다. 즉 연료, 원료의 변화에 탄력적으로 대응할 수 없고, 조업 목적에 맞게 장입물 분포를 조절할 수 없는 문제점이 있다.

용융로 조업을 좀 더 안정적으로 하기 위해서는 연료와 원료의 변화 또는 조업 방향에 따라 용융로 내에 투입되는 장입물 분포를 조절할 필요가 있다. 환원철의 환원율, 크기, 모양, 밀도 등 환원철의 변화와 석탄의 변화에 탄력적으로 대응하고, 용선 생산성, 용선 품질, 용융로 노체 보호 등의 조업 목적에 맞는 안정적인 조업을 하기 위해서는 장입되는 환원철의 분포를 제어할 필요가 있으나 종래의 장치로는 이를 실행할 수가 없는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 환원철 장입 슈트에 분배판을 구비하여 환원철의 장입 위치와 각도를 변화시켜 용융로 장입물 분포를 조정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 용융로 내에 투입되는 환원철의 장입 분포를 조절하여, 환원철의 환원율, 크기, 모양, 밀도 등 환원철의 변화와 또한 투입되는 석탄의 변화에 탄력적으로 대응하여, 보다 효율적이고 안정적인 조업을 하도록 하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 석탄계 용융 환원 공정에서의 용융로 장입물 투입 상태를 도시한 도면이다.

도 2는 종래의 환원철 장입 통로 구조의 단면이다.

도 3은 종래의 환원철 장입 통로 구조에서 특히 환원철 장입 슈트 부분의 내부 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 분배판을 구비한 환원철 장입 슈트의 내부 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 분배판의 사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 분배판을 구비한 환원철 장입 슈트를 통해 분배판의 각도를 변화시키면서 환원철을 장입한 경우의 떨어진 환원철의 분포를 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명에 따른 분배판을 구비한 환원철 장입 슈트에서 분배판의 각도를 변화시키면서 환원철을 장입한 경우의 용융로 장입물 내의 환원철 분포 그래프도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 용융로2: 환원로

3: 환원철 장입 장치4: 환원철 배출 스크류(screw)

5: 석탄 장입 스크류6: 풍구

7: 출선구31: 다운파이프(Down pipe)

32: 드랍 박스(Drop box)33: 종래의 환원철 장입 슈트

91: 분배판 각도가 0^o일 때의 떨어진 환원철 더미

92: 분배판 각도가 25^o일 때의 떨어진 환원철 더미

93: 용융로 벽면

100: 본 발명에 의한 환원철 장입 슈트

110: 내부 통로150: 분배판(Distributing plate)

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 석탄계 용융 환원 공정에서 환원로에서부터 환원철 배출 스크류를 통하여 배출되는 환원철을 용융로에 장입하기 위한 환원철 장입 슈트에 있어서, 상부가 상기 환원철 배출 스크류와 연결되고, 하부는 상기 용융로 상부면에 연결되어 있으며, 그 내부에 환원철이 상기 용융로로 장입되도록 하는 내부통로가 형성되고, 상기 내부통로에는 하방으로 뻗어있으며 내부 벽면과 힌지결합되어 통로 내벽과의 각도를 변화할 수 있는 분배판이 장착되어 있어, 상기 용융로로 장입되는 환원철의 장입 위치와 각도를 변경하여 용융로 내의 장입물 분포를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 분배판을 갖는 환원철 장입 슈트를 제공한다.

이하 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 분배판을 구비한 환원철 장입 슈트의 내부 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 분배판의 사시도이다.

본 발명은 도 4에 도시한 바와 같이 용융로로 장입되는 환원철의 장입 위치와 각도를 조절할 수 있게 환원철 장입 슈트 상단에 분배판(Distributing plate)을 구비하여 분배판의 각도를 변화시킴으로써 떨어지는 환원철을 분배판에 맞혀 환원철의 낙하궤적을 변화시킴으로써 장입되는 환원철의 장입 위치와 각도를 조절할 수 있는 용융로 환원철 장입 슈트를 제공한다.

도 4에서와 같이, 본 발명에 의한 환원철 장입 슈트(100)는 종래의 환원철 장입 슈트와 마찬가지로 상부가 도 2에 도시되어 있는 환원철 배출 스크류(4)와 연결되고, 또한 그 하부는 용융로(1) 상부면에 연결되어 있다. 상기 환원철 장입 슈트(100)는 통상적으로 배출 스크류(4)와 직접 연결되는 대신에 다운 파이프(31) 및 드랍 박스(32)를 통하여 상기 배출 스크류와 연결된다.

상기 다운 파이프(31)는 환원철이 배출 스크류(4)로부터 하강하는 경로를 마련하는 것이고, 상기 드랍(drop) 박스(32)는 다운 파이프(31)로부터의 환원철이 충돌되어 속도가 저하된 상태로 하강시키도록 하는 기능을 하게 된다.

상기 환원철 장입 슈트(100)는 또한 그 내부에 환원철이 용융로(1)로 장입되도록 하는 내부 통로(110)를 포함하게 된다. 내부 통로(110)는 통상적으로 원통형으로 형성되나, 후술하는 분배판(150)이 장착되는 부위는 다른 형상을 갖는 것이 바람직하게 된다.

상기 내부 통로(110)에는 분배판(150)이 통로 내벽과의 각도를 조정할 수 있도록 회전가능하게 장착되어 있다. 분배판(150)은 낙하되는 환원철이 부딪쳐서 환원철의 낙하 속도와 위치 및 각도가 변화되도록 하기 위한 것이다. 분배판(150)은 상기 내부 통로(110)의 일측벽면에 회전가능하도록 장착되어 있으며, 그 회전각도는 바람직하게는 0도에서 30도 사이가 되도록 할 수 있다. 분배판(150)은 그 상부에 돌출된 힌지부(160)가 형성되고, 하방으로 뻗어있으며, 힌지부(160)가 상기 장입 슈트(100) 내부에 회전가능하게 장착된다.

상기 힌지부(160)를 통해 분배판(150)을 회전시키는 작동은 힌지부(160) 내부를 기어 형상으로 형성하고, 마찬가지의 기어형상을 갖는 핀을 삽입한 후 이를 외부에 연결시키며, 이러한 핀(도시하지 않음)을 외부에서 모터 등의 구동수단을 통해 일정각도 회전시키는 등의 구조에 의해 구현될 수 있다. 이와 동일한 기능을 하는 어떠한 다른 구동 구조도 상기 분배판을 회전시키는데 사용될 수 있다.

상기 분배판(150)은 상기 환원철과 접하는 측의 면이 일정 곡률(R)을 갖도록 형성하는 것이 바람직하게 된다. 또한, 분배판(150)은 전체적으로 반원형의 단면을갖는 반원통형으로 형성되는 것이 바람직하며, 이때 분배판이 장착되는 상기 환원철의 장입 슈트의 내부 통로(110) 부분은 사각기둥 형상을 갖는 것이 바람직하게 된다.

장입 슈트의 내부 통로(110) 부분이 사각기둥 형상을 갖도록 하는 것은 상기 분배판(150)의 일측면이 평평한 면을 이루기 때문이며, 이러한 평평한 면과 내부 통로의 내벽이 서로 밀착될 수 있도록 구성하기 위함이다. 상기 평평한 내측면과 내부통로의 내벽이 서로 밀착되는 경우 그 각도는 0도가 된다. 상기 장입 슈트의 내부 통로(110)의 다른 부분, 즉 상기 분배판 장착위치의 상부부분은 종전과 같이 원통형으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 환원철 장입 슈트를 사용한 환원철의 장입 경로를 도 4 및 도 2를 참고로 하여 살펴 보면, 환원철 배출 스크류(4)에 의해 환원로(2)로부터 빠져 나온 환원철은 다운 파이프(31)로 자유 낙하하여 드랍 박스(32)에서 충돌에 의해 속도가 저하된 후 환원철 장입 슈트(100)를 통해 용융로로 장입 되게 되어 있다. 이 때 환원철 장입 슈트(100) 상단에 구비된 분배판(Distributing plate, 150)을 회전시키면 떨어지는 환원철이 분배판에 맞고 낙하궤적이 바뀌어 환원철의 떨어지는 위치와 각도가 변하게 된다.

용융로로 장입된 환원철의 분포는 장입물 표면에서의 환원철의 낙하 위치와 각도에 의해서 결정되므로 분배판의 각도를 변경함으로써 환원철의 낙하 위치와 각도를 변화시켜 용융로 내의 환원철의 분포를 조절할 수 있게 된다. 즉 장입물 분포를 제어 할 수 있게 된다. 장입물 분포를 효과적으로 제어할 수 있게 하는 환원철 장입 슈트와 분배판의 사양은 다음과 같다.

0.42 ≤ Lg/Lc ≤ 0.5

3.0 ≤ Lp/Lc ≤ 3.9

0^o≤ R/Lc ≤ 30^o

이때 Lg는 분배판의 장착위치에서부터 장입 슈트의 통로부분이 끝나는 곳까지의 거리이며, Lc는 상기 분배판이 장착되는 면과 그에 마주보는 상기 사각기둥 형상의 내부 통로 벽면의 부분까지의 거리이고, Lp는 상기 분배판의 길이이다. 또한 R은 상기 분배판의 상부면 곡률이다.

분배판의 모양을 살펴 보면 환원철이 부딪히는 쪽의 표면 모양이 곡면이다. 이는 분배판에 부딪힌 환원철이 충돌 후 여러 방향으로 떨어질 수 있도록 하기 위한 것이다. 그리고 도 4에서 보듯이 환원철 장입 슈트를 원통에서 사각 모양으로 변경하였다. 이는 분배판의 회전을 효율적으로 하고 떨어지는 환원철 입자를 분산시키기 위한 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 분배판을 구비한 환원철 장입 슈트를 통해 분배판의 각도를 변화시키면서 환원철을 장입한 경우의 떨어진 환원철의 분포를 도시한 도면이다. 도 7은 본 발명에 따른 분배판을 구비한 환원철 장입 슈트에서 분배판의 각도를 변화시키면서 환원철을 장입한 경우의 용융로 장입물 내의 환원철 분포 그래프도이다.

도 6에서 분배판 각도가 0^o일 때는 환원철이 분배판에 맞지 않고 용융로 중심 부근에 떨어져 떨어진 환원철 더미가 용융로 중심에 있게 된다.(91) 분배판의 각도가 커짐에 따라 환원철 더미가 떨어지는 위치가 용융로 벽쪽으로 이동하여, 분배판 각도가 25^o정도가 되면 환원철의 떨어지는 위치가 용융로 벽면(93) 근처가 된다.(92)

분배판 각도가 25^o정도로 큰 경우, 떨어진 환원철 더미의 모양을 보면, 6개의 슈트를 통하여 떨어진 환원철 더미가 서로 연결 되어 고리 모양이 된다. 고리 모양이 됨으로써 용융로 내에서의 원주 방향으로의 환원철 분포가 균일해 질 수 있다. 이는 분배판의 표면 모양을 곡면으로 하고 환원철 장입 슈트를 사각 모양으로 함으로써 가능하다. 분배판의 모양이 평면이거나 다른 모양인 경우는 고리 모양의 분포를 가지지 못하여 원주 방향 환원철 분포가 불균일해져 가스의 흐름이 편중 되는 등 용융로 대칭 구조가 깨져서 용융로 조업에 어려움을 초래하게 된다. 용융로 내의 원주 방향으로의 환원철 분포를 균일하게 하는 분배판 사양은 다음과 같다.

0.4 ≤ R/Lc ≤ 0.6 ( R은 분배판 표면의 곡율 반경)

도 7에 발명의 분배판(Distributing plate) 를 구비한 환원철 장입 슈트로 분배판의 각도를 변화시키면서 환원철을 장입한 경우의 용융로 장입물 내의 환원철 분포를 나타내었다. 상기 그래프에서와 같이 분배판의 각도를 변화시키면 용융로 내의 환원철 분포를 조절할 수 있게 된다. 즉 본 발명의 환원철 장입 슈트 상단에곡면형의 분배판(Distributing plate)을 구비하여 분배판의 각도를 변화시킴으로써 떨어지는 환원철을 분배판에 맞혀 환원철의 낙하궤적을 변화시킴으로써 장입되는 환원철의 장입 위치와 각도를 조절하여 용융로 장입물 분포를 제어할 수 있는 것이다. 또한 조업 목적에 따라 분배판의 각도를 하나의 각도로 고정하거나 주기적으로 변경하면서 사용할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 용융로로 환원철을 장입하는데 있어서 환원철 장입 슈트에 분배판(Distributing plate)을 구비하여 용융로로 들어가는 환원철의 장입 위치와 각도를 변경하여 용융로 내의 장입물 분포를 조절할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한 본 발명에 의한 분배판을 갖는 장입 슈트에 의하면 장입물 분포를 조절할 수 있게 되어 연료 및 원료의 변화에 탄력적으로 대응하여 조업 할 수 있게 되었으며, 용선 생산성을 늘리고, 용선 품질을 좋게 하고, 노체 수명을 늘리고, 용융로 조업 안정을 유지할 수 있는 효과가 있게 된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (6)

1. 석탄계 용융 환원 공정에서 환원로에서부터 환원철 배출 스크류를 통하여 배출되는 환원철을 용융로에 장입하기 위한 환원철 장입 슈트에 있어서,

   상부가 상기 환원철 배출 스크류와 연결되고, 하부는 상기 용융로 상부면에 연결되어 있으며, 그 내부에 환원철이 상기 용융로로 장입되도록 하는 내부통로가 형성되고, 상기 내부통로에는 하방으로 뻗어있으며 내부 벽면과 힌지결합되어 통로 내벽과의 각도를 변화할 수 있는 분배판이 장착되어 있어,

   상기 용융로로 장입되는 환원철의 장입 위치와 각도를 변경하여 용융로 내의 장입물 분포를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 분배판을 갖는 환원철 장입 슈트.
2. 제 1항에 있어서, 상기 분배판은 상기 환원철과 접촉하는 측의 면이 일정 곡률을 갖는 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 분배판을 갖는 환원철 장입 슈트.
3. 제 2항에 있어서, 상기 분배판은 전체적으로 반원형의 단면을 갖는 반원통형이며, 상기 분배판이 장착되는 상기 환원철 장입 슈트의 내부통로 부분은 사각기둥 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 분배판을 갖는 환원철 장입 슈트.
4. 제 3항에 있어서, 상기 환원철 장입 슈트의 내부통로는 상부에서 상기 분배판이 장착되는 부분까지는 원통형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 분배판을 갖는 환원철 장입 슈트.
5. 제 3항에 있어서, 상기 분배판이 장착되는 면과 그에 마주보는 상기 사각기둥 형상의 내부통로 벽면의 부분까지의 거리를 Lc 라고 하고, 상기 분배판의 곡률을 R이라 할 때,

   0.4 ≤R/Lc ≤0.6 인 것을 특징으로 하는 분배판을 갖는 환원철 장입 슈트.
6. 제 1항에 있어서, 상기 분배판과 상기 내부 통로 벽면과의 각도를 θ라고 할 때,

   상기 분배판은 0°≤θ≤30°의 범위 내에서 회전하는 것을 특징으로 하는 분배판을 갖는 환원철 장입 슈트.