KR20160050985A - 원료 장입 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원료 장입 장치에 관한 것으로서, 원료를 공급하는 원료공급부와, 상기 원료공급부로부터 공급되는 원료를 저장기로 이송하는 장입 슈트를 포함하는 원료의 장입장치로서, 상기 장입 슈트는 직경이 서로 다른 제1롤과 제2롤이 교호적으로 배열되어 원료가 이송되는 이송 경로를 형성하는 것을 특징으로 하고, 원료 장입 시 저장기의 수직방향은 물론, 수평방향으로의 편석을 향상시킬 수 있어 저장기 내 원료층의 통기성을 확보하여 이를 이용한 조업을 원활하게 할 수 있다.

Description

원료 장입 장치{Charging apparatus for raw material}

본 발명은 원료 장입 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원료가 이송되는 이송 경로 상에서 입도 편석을 조장하여 저장기 내에서의 편석 효율을 향상시킬 수 있는 원료 장입 장치에 관한 것이다.

일반적으로 소결공장에서는 소결원료를 장입장치를 이용하여 소결기의 소결대차로 장입하여 소결광을 제조하고 있다. 도 1에는 일반적인 소결원료 장입장치가 도시되어 있다. 소결원료 장입장치는, 미분 철광석, 석회석 등 부원료 및 연료인 미분 코크스를 배합한 소결원료가 저장된 원료호퍼(1)와 이 소결원료를 그 회전에 의해 원료호퍼(1)의 호퍼게이트(2)를 거쳐 하부로 공급하는 드럼 피더(3)로 구성되는 원료공급부와, 공급되는 소결원료를 소결대차(5)에 먼저 깔려 있는 바닥광의 위로 장입하는 장입 슈트(4)로 구성되어 있다. 장입 슈트(4)는 복수의 롤(41)이 나란하게 배치되어 상부면에 소결원료가 이송되는 경로를 형성하고, 소결대차(5)의 상부에는 작은 입자, 하부에는 큰 입자가 장입(수직편석조장)되도록 소결원료를 분급하는 역할을 한다. 소결대차(5)에 소결원료가 장입되면 소결원료의 표면을 표면고름판(7)으로 고르게 하여 점화로(6)에서 점화하고 흡인블로어(미도시)에 의한 풍상에서 하부로 흡인되는 공기에 의하여 소결원료 내에 포함되어 있는 코크스의 연소에 의해 소결반응을 진행시켜 소결광을 제조한다.

이러한 소결조업에 있어서는, 소결대차에서의 원료의 장입상태를 하부에는 큰 입자, 상부에는 작은 입자가 위치하도록(수직편석조장)하여 연료인 코크스가 상부에 많도록 인위적으로 조장하는 것이 필요하다. 수직편석이 효과적으로 조장되면, 소결대차 내 상-하 방향의 열량불균형 현상이 억제되는 한편, 소결대차 내 원료층에 유입되는 공기의 저항(통기저항)을 낮추어 소결광 생산성이 향상된다. 이때, 가능하면 소결대차 폭방향으로도 원료의 장입밀도를 계속하여 고르게 유지되도록 하는 것이 최상인 것은 주지의 사실이다.

그러나 소결 원료층의 상층부는 중.하층부에 비해 층내 온도가 낮고 고온으로 유지되는 시간이 짧아 상층부의 소결광은 용융 결합이 약하기 때문에 소결광의 강도가 낮고, 득률이 저하되는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하고자 소결 배합 원료의 편석 장입 및 분코크스 또는 미분광을 원료층의 최상층으로 유도하기 위한 다양한 장입 장치 및 방법에 제안되어 있다.

예컨대 일본 공개특허공보 특개2000-160261호에서는 배합원료가 이송되는 경사슈트 후방에 보조 경사슈트를 설치하여 분코크스를 소결 베드층 상부에 독립적으로 불출함으로써 편석 효율을 높이는 방식을 제안하였다. 이 방안은 편석 효율을 증가시키기 위한 추가 장치를 설치해야 하는 부담이 있다.

이와 유사하게 국내 공개특허공보 2004-17540호에서는 3㎜ 이하의 입도를 갖는 분코크스를 소결 배합 원료 장입과 독립적으로 대차 내에 장입하기 위하여 경사슈트 후면에 분코크스 수송용 피더를 설치하여 소결 원료 표층부에 분코크스를 첨가하는 방식을 채택함으로써 소결광의 결합 강도와 회수율을 향상시키고자 하였다. 또한, 국내 공개특허공보 2002-7085호에서는 장입 장치의 중, 하단 사이에 열원 첨가용 스크류 피더를 장착하여 양방향 스크류 피더로부터 공급되는 분코크스를 스크류 피더 하부의 진동 바이브레이터를 이용하여 대차로 장입하는 방식을 제안하였다.

또한, 일본 공개특허공보 2001-294922호에서는 원료공급호퍼 내의 원료분을 진동피더에서 공급량을 저정하여 절출하고, 절출된 원료분을 진동 피더의 절출구에서 이동식노상노의 노천정부에 설치한 원료통과홀에 연통하고 노상의 폭방향으로 복수의 칸막이부재로 구획되어 있는 수직의 원료공급덕트의 원료공급구를 개재해서 원료공급덕트의 각 구획 내를 자유낙하시켜서 원료분 중 환원철 원료분층 상부에 탄소질 함유분을 균일하게 공급하는 방식을 제안하고 있다.

그리고 일본 공개특허공보 1991-112835호에서는 드럼 피더 하부에 다수의 원통상 또는 반원통상으로 나란하게 설치된 조립기를 설치하여, 소결광 원료를 소결대차에 장입하기 전에 조립하여 소결 원료층의 통기성을 향상시키는 방법을 제안하고 있다. 이외에도 원료를 편석 장입하기 위한 다양한 기술들이 선행기술문헌에 제시되어 있다.

이와 같은 장입 장치 및 방법들은 분코크스 및 미립원료(미분광)를 소결 원료를 소결 대차 내 원료층 상부에 편석 유도하거나 장입슈트의 구조를 변경하는 방식으로 , 경사 슈트 전체 또는 일부에 공기 주입 또는 진동을 통하여 원료흐름의 방향을 바꾸는 방식을 채택하여 소결 공장 내 환경을 악화시키거나, 별도로 부가 장치 설치해야 하므로 설비 비용이 증가하게 되며, 그 유지 보수도 어려운 문제점이 있다.

JP 1974-19004 A JP 1984-158991 A KR 411280 B

본 발명은 원료를 이송시키는 과정에서 원료의 편석을 조장할 수 있는 원료 장입 장치를 제공한다.

본 발명은 저장기 내 원료의 편석도를 향상시켜 원료층 내 통기성을 확보할 수 있는 원료 장입 장치를 제공한다.

본 발명은 소결광의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 원료 장입 장치를 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 원료 장입 장치는, 원료를 공급하는 원료공급부와, 상기 원료공급부로부터 공급되는 원료를 저장기로 이송하는 장입 슈트를 포함하는 원료의 장입장치로서, 상기 장입 슈트는 직경이 서로 다른 제1롤과 제2롤이 교호적으로 배열되어 원료가 이송되는 이송 경로를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1롤은 사이클로이드 곡선 형태의 곡면으로 형성되는 원료의 이송 경로를 형성할 수 있다.

상기 제2롤은 사이클로이드 곡선 형태의 곡면으로 형성되는 원료의 이송 경로를 형성할 수 있다.

상기 제1롤은 상기 제2롤보다 큰 직경을 가지며, 상기 제1롤과 상기 제2롤은 1.5 내지 2 : 1의 직경비를 가질 수 있다.

상기 제1롤과 상기 제2롤은 상기 장입 슈트의 폭방향으로 동일한 직경을 갖는 원통형으로 형성될 수 있다.

상기 제1롤은 원료의 이송 경로를 형성하는 제1몸체와, 상기 제1몸체의 양쪽 단부에 상기 제1몸체의 직경보다 작은 직경을 갖는 연장부를 포함하고, 상기 제2롤은 원료의 이송 경로를 형성하는 제2몸체와, 상기 제2몸체의 양쪽 단부에 상기 제2몸체보다 큰 직경을 갖고, 외주면이 상기 연장부의 외주면과 맞물려지는 가이드부를 구비할 수 있다.

상기 가이드부는 상기 제1몸체의 직경과 동일한 직경을 가질 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 원료 장입 장치는, 직경이 서로 다른 복수의 롤으로 장입 슈트를 형성하여 저장기, 예컨대 소결대차 내에 원료의 수직편석을 조장할 수 있다. 즉, 원료의 이송 경로에 인위적으로 단차를 형성하여 원료가 이송되는 과정에서 큰 입자는 상부에, 상대적으로 작은 입자는 하부에 위치시킬 수 있다. 따라서 큰 입자의 수평 이탈을 용이하게 하여 저장기의 하부에 장입하고, 작은 입자는 큰 입자 상부에 장입되도록 하여 저장기 내에서의 편석도, 예컨대 수직편석을 향상시킬 수 있다. 따라서 저장기 내 원료층의 통기성을 확보하여 이를 이용한 조업을 원활하게 하고, 이에 따라 제조되는 제품, 예컨대 소결광의 품질 및 수율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 소결 원료 장입장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 장입 슈트의 일 예를 보여주는 도면.
도 4는 도 2에 도시된 장입 슈트의 변형 예를 보여주는 도면.
도 5는 장입 슈트 상에 형성되는 원료의 이송 경로를 보여주는 도면.
도 6은 장입 슈트 상에 형성되는 원료의 이송 경로에서 원료가 이송되는 상태를 개념적으로 보여주는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

본 발명은 다양한 밀도 및 크기의 입자를 포함하는 원료를 이동하는 저장기에 장입하는 장입장치에 관한 것으로서, 원료를 저장기 내에서 입자의 밀도별 및 크기별로 분리하여 장입시키는데 적용될 수 있다. 이와 같이 저장기 내에 장입된 원료는 원료 입자 간에 공간을 형성하여 통기성을 향상시킬 수 있다. 이하에서는 제선공정에서 사용되는 소결광을 제조하는데 사용되는 소결 배합 원료를 이동하는 소결 대차에 장입하는 소결 원료 장입 장치를 예로 들어 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 장입 슈트의 일 예를 보여주는 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 장입 슈트의 변형 예를 보여주는 도면이고, 도 5는 장입 슈트 상에 형성되는 원료의 이송 경로를 보여주는 도면이고, 도 6은 장입 슈트 상에 형성되는 원료의 이송 경로에서 원료가 이송되는 상태를 개념적으로 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, 원료 장입장치는 소결 원료 호퍼(100)와 드럼피더(120)를 포함하는 원료공급부와, 장입 슈트(300)를 포함한다.

소결 원료 호퍼(100)는 미분 철광석, 부원료 및 미분 코크스 등의 배합 원료를 호퍼게이트(110)를 거쳐 드럼피더(120)로 공급하고, 드럼피더(120)는 회전하면서 내부에 공급된 배합 원료를 혼합하여 장입 슈트(300)로 공급한다.

장입 슈트(300)는 경사면을 형성하여 배합 원료를 저장하는 저장기, 즉 소결대차(400)의 상부에는 작은 입자, 하부에는 큰 입자가 장입(수직편석조장)되도록 배합 원료를 분급하는 역할을 한다. 소결대차(400)에 배합 원료가 장입되면 소결대차(400) 내의 배합 원료, 즉 원료층의 표면을 표면고름판(600)으로 고르게 하여 점화로(500)에서 점화하고 흡인블로어(미도시)에 의한 풍상에서 하부로 흡인되는 공기에 의하여 원료 내에 포함되어 있는 코크스의 연소에 의해 소결반응을 진행시켜 소결광을 제조한다.

도 3의 a)를 참조하면, 장입 슈트(300)는 복수의 롤(310, 320)이 배합 원료, 즉 원료가 이송되는 방향을 따라 나란하게 구비되어, 그 상부에 원료가 이송되는 경로를 형성한다. 복수의 롤(310, 320)은 직경이 서로 다른 제1롤(310)과 제2롤(320)을 포함할 수 있다. 이때, 제1롤(310)과 제2롤(320)은 길이방향 즉, 장입 슈트(300)의 폭방향으로 동일한 직경을 갖는 원통형으로 형성될 수 있다. 예컨대 도 3의 b)에 도시된 바와 같이 제1롤(310)의 직경은 D1이고, 제2롤(320)의 직경은 D2라고 할 때, D1은 D2보다 클 수 있다. 즉, 제1롤(310)d의 직경(D1)이 제2롤(320)의 직경(D2)보다 클 수 있다. 제1롤(310)과 제2롤(320)의 직경은 1.5 내지 2 : 1 정도의 비율로 형성될 수 있다. 제1롤(310)과 제2롤(320)의 직경비가 제시된 범위보다 작은 경우에는 이송 경로 상에서 원료의 입도 분급 효과가 미미하다. 직경비가 제시된 범위보다 큰 경우에는 직경이 작은 제2롤(320)에서 직경이 큰 제1롤(310)로 원료가 이송될 때 분급된 상태를 유지하기 어려운 문제점이 있다.

도 4를 참조하면, 제1롤(310')은 원료의 이송경로를 형성하는 제1몸체(312)와, 제1몸체(312)의 양쪽 단부에 제1몸체(312)의 직경보다 작은 직경을 가지며 제1몸체(312)의 길이방향으로 연장되는 연장부(314)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 제2롤(320')은 원료의 이송 경로를 형성하는 제2몸체(322)와, 제2몸체(322)의 양쪽 단부에 제2몸체(322)의 직경보다 큰 직경을 갖는 가이드부(324)를 포함할 수 있다. 이때, 제1몸체(312)와 제2몸체(322)는 동일한 길이로 형성되어 원료의 이송 경로를 형성할 수 있다. 그리고 연장부(314)는 제2몸체(322)의 직경과 동일하거나 작은 직경을 갖도록 형성될 수 있고, 가이드부(324)는 제1몸체(312)와 동일하거나 큰 직경을 갖도록 형성될 수 있으며, 연장부(314)의 외주면과 가이드부(324)의 외주면은 서로 맞물려지도록 배치될 수 있다. 이에 장입 슈트(300)를 따라 이송되는 원료가 가이드부(324)에 의해 장입 슈트(300)의 외부로 유출되는 현상을 억제 혹은 방지할 수 있다.

장입 슈트(300)는 원료가 이송되는 경로 중 적어도 일부에서 제1롤(310)과 제2롤(320)이 교호적으로, 즉 교대로 배열될 수 있다. 또는 원료가 이송되는 경로 전 구간에 걸쳐 제1롤(310)과 제2롤(320)이 교호적으로 배열될 수 있다. 전자의 경우, 제1롤(310) 또는 제2롤(320)이 연속적으로 구비되어 원료의 이송경로를 형성하고, 원료의 이송 경로 중 일부 구간에 제1롤(310)과 제2롤(320)이 교호적으로 배열되어 원료의 이송 경로를 형성할 수 있다. 이와 같이 제1롤(310)과 제2롤(320)이 교호적으로 배열되는 구간은 원료공급부에서 원료가 공급되는 장입 슈트(300)의 상부측, 소결대차(500)로 원료가 배출되는 하부측 및 장입 슈트(300)의 상부측과 하부측 사이 중 적어도 어느 한 구간일 수 있다.

이와 같은 구성을 통해서 장입 슈트(300)에는 원료가 이송되는 방향, 즉 장입 슈트(300)의 길이방향을 따라 직선형 또는 곡선형의 이송 경로를 가지며, 그 이송 경로를 통해 배합 원료를 소결대차(400)에 장입할 수 있다. 이때, 장입 슈트(300)가 곡선형의 이송 경로를 가지는 경우, 장입 슈트(300)는 배합 원료가 이송되는 상부면이 사이클로이드 곡선 형태의 이송 경로를 형성할 수 있다. 사이클로이드 곡선은 배합 원료의 이송 경로를 최단 낙하 곡선으로 갖도록 형성하여 장입 슈트(300)를 통해 소결대차(400)로 장입되는 배합 원료의 수평 이탈 속도를 증가시킴으로써 소결대차(400) 내에서의 수직편석을 향상시킬 수 있다. 다시 말해서 장입 슈트(300) 상부를 따라 이송되는 배합 원료 중 크기, 다시 말해서 입도가 큰 원료는 입도가 작은 원료에 비해 큰 중량을 가지기 때문에 장입 슈트(300)의 수평 이탈 속도가 증가하게 되어 낙하 거리가 증가하게 된다. 따라서 입도가 큰 원료는 이동하는 소결대차(400)의 하부측에 장입되고, 입도가 작은 원료는 입도가 큰 원료의 상부측에 장입되어 수직 편석이 이루어지게 된다.

그런데 장입 슈트(300)를 형성하는 제1롤(310)과 제2롤(320)은 직경이 서로 상이하게 때문에 원료의 이송 경로를 형성하는 제1롤(310)과 제2롤(320)의 어느 한점을 서로 연결하면 사이클로이드 곡선 형태의 이송경로가 형성되지 않는다. 그러나 도 5에 도시된 바와 같이 원료의 이송 경로를 형성하는 제1롤(310)의 어느 한 점을 원료의 이송 방향을 따라 연결하면 사이클로이드 곡선 형태의 이송 경로(S1)가 형성되고, 원료의 이송 경로를 형성하는 제2롤(320)의 어느 한 점을 원료의 이송 방향을 따라 연결하면 사이클로이드 곡선 형태의 이송 경로(S2)가 형성될 수 있다.

또한, 장입 슈트(300) 상에 형성되는 이송 경로에는 제1롤(310)과 제2롤(320)의 직경 차이에 의한 단차가 형성된다. 도 6을 참조하면, 원료는 직경이 큰 제1롤(310)에서 제1롤(310)보다 상대적으로 직경이 작은 제2롤(320)로 이송될 때 제1롤(310)과 제2롤(320)의 직경 차이에 의해 발생하는 단차에서 순간적으로 자유낙하하게 되어 제2롤(320) 상에서 자연스럽게 분급이 일어나게 된다. 또한, 단차부분에서 원료가 낙하하면서 이송 속도가 증가하게 되어 소결대차(400) 내로 장입될 때 장입 슈트(300)로부터의 이탈 속도가 더욱 가속되어 소결대차(400) 내에서의 편석도를 더욱 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 소결 원료 호퍼 110: 호퍼 게이트
200: 드럼 피더 300: 장입 슈트
310: 제1롤 320: 제2롤
400: 소결대차 500: 점화기
600: 표면고름판

Claims (7)

1. 원료를 공급하는 원료공급부와, 상기 원료공급부로부터 공급되는 원료를 저장기로 이송하는 장입 슈트를 포함하는 원료의 장입장치로서,
   상기 장입 슈트는 직경이 서로 다른 제1롤과 제2롤이 교호적으로 배열되어 원료가 이송되는 이송 경로를 형성하는 원료 장입 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1롤은 사이클로이드 곡선 형태의 곡면으로 형성되는 원료의 이송 경로를 형성하는 원료 장입 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제2롤은 사이클로이드 곡선 형태의 곡면으로 형성되는 원료의 이송 경로를 형성하는 원료 장입 장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1롤은 상기 제2롤보다 큰 직경을 가지며,
   상기 제1롤과 상기 제2롤은 1.5 내지 2 : 1의 직경비를 갖는 원료 장입 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제1롤과 상기 제2롤은 상기 장입 슈트의 폭방향으로 동일한 직경을 갖는 원통형으로 형성되는 원료 장입 장치.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 제1롤은 원료의 이송 경로를 형성하는 제1몸체와, 상기 제1몸체의 양쪽 단부에 상기 제1몸체의 직경보다 작은 직경을 갖는 연장부를 포함하고,
   상기 제2롤은 원료의 이송 경로를 형성하는 제2몸체와, 상기 제2몸체의 양쪽 단부에 상기 제2몸체보다 큰 직경을 갖고, 외주면이 상기 연장부의 외주면과 맞물려지는 가이드부를 구비하는 원료 장입 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 가이드부는 상기 제1몸체의 직경과 동일하거나 큰 직경을 갖는 원료 장입 장치.

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