KR20160091677A - 원료 장입 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원료 장입 장치에 관한 것으로서, 원료가 저장되는 원료 호퍼와, 상기 원료 호퍼의 하부에 회전 가능하도록 구비되어 상기 원료 호퍼에 저장되는 원료를 절출시키는 드럼 피더 및 상기 원료 호퍼에서 절출된 원료가 이송되는 장입 장입 슈트를 포함하는 원료 장입 장치로서, 상기 드럼 피더는 길이 방향에서 중심의 양쪽 적어도 일부에 상기 중심의 직경보다 작은 직경을 갖는 수집영역이 구비되어, 용기 내에 원료를 균일하게 장입할 수 있다.

Description

원료 장입 장치{Charging apparatus for raw material}

본 발명은 원료 장입 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원료의 장입 시 수평방향 및 수직방향으로의 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 경사판으로 이루어져 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. 그런데 도 2에 도시된 바와 같이 장입 슈트(4)를 통해 원료를 소결대차(5)에 장입하는 경우 소결대차(5)에 장입된 원료층이 소결대차(5)의 폭방향(A-A')으로 균일하게 장입되지 않아, 소결대차(5)의 중심부에서의 원료층 높이와 가장자리부에서의 원료층 높이 차이(G)가 발생하게 된다. 이에 따라 소결대차(5)의 중심부와 가장자리부에서의 열량불균형이 발생하여 소결대차(5)의 중심부와 가장자리부에서 획득되는 성품의 득률이 저하되는 문제점이 있다.

JP 1997-184022A JP 2011-174135 A

본 발명은 용기의 수직방향은 물론, 수평방향으로 원료의 편석도를 향상시켜 원료층 내 통기성을 확보할 수 있는 원료 장입 장치를 제공한다.

본 발명은 원료의 흐름에 영향을 미치지 않으면서 원료의 편석을 유도할 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, 원료가 저장되는 원료 호퍼와, 상기 원료 호퍼의 하부에 회전 가능하도록 구비되어 상기 원료 호퍼에 저장되는 원료를 절출시키는 드럼 피더 및 상기 원료 호퍼에서 절출된 원료가 이송되는 장입 장입 슈트를 포함하는 원료 장입 장치로서, 상기 드럼 피더는 길이 방향에서 중심의 양쪽 적어도 일부에 상기 중심의 직경보다 작은 직경을 갖는 수집영역이 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 드럼 피더는 원통형으로 형성되고, 상기 수집영역은 상기 드럼 피더의 둘레를 따라 오목홈 형상으로 형성될 수 있다.

상기 드럼 피더는 길이방향으로 곡률을 갖도록 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 양쪽 가장자리를 따라 돌출 형성되는 링 형상의 가이드를 포함하고, 상기 수집영역은 상기 몸체의 중심과 상기 가이드 사이에 형성될 수 있다.

상기 몸체의 중심에서 상기 가이드측으로 갈수록 곡률이 증가할 수 있다.

상기 가이드의 직경은 상기 몸체의 중심 직경과 동일하거나 클 수 있다.

상기 수집영역은 상기 드럼 피더의 양쪽 단부로부터 상기 드럼 피더의 길이에 대해서 1/5 내지 1/3 영역에 형성될 수 있다.

상기 장입 슈트는 면적을 가지는 경사판으로 형성되거나, 복수의 롤이 나란하게 배치되어 형성되는 롤타입으로 형성될 수 있다.

상기 장입 슈트는 상기 원료가 이송되는 방향을 따라 직선형 또는 곡선형의 이송 경로를 형성할 수 있다.

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

본 발명의 실시 형태에 따른 원료 장입 장치는, 회전에 의해 원료 호퍼에서 원료를 절출하는 드럼 피더의 길이방향 단면 형상을 변형하여 드럼 피더의 길이 방향으로 원료의 절출양을 균일하게 조절할 수 있다. 즉, 드럼 피더의 길이 방향으로 중심의 양쪽에 적어도 일부가 중심보다 낮은 단차를 갖는 수집영역을 형성함으로써 원료 호퍼에서 원료가 절출될 때 원료 중 일부를 중심보다 단차가 낮은 수집영역으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라 원료 호퍼에서 절출된 원료가 드럼 피더를 통해 장입 슈트로 공급될 때 장입 슈트의 폭방향으로 균일하게 분산될 수 있어 장입 슈트를 따라 이동하는 원료가 소결대차의 폭방향으로 균일하게 장입될 수 있다. 따라서 소결공정 시 소결대차의 폭방향을 따라 열량불균형 현상이 발생하는 것을 억제하여 소결광의 품질 및 수율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 소결 원료 장입장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2은 도 1에 도시된 소결 원료 장입장치를 이용하여 소결대차에 소결원료를 장입하는 상태를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 도 3에 도시된 드럼 피더의 다양한 실시 예를 보여주는 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입장치를 이용하여 용기에 원료를 장입하는 상태를 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 용기에 장입하는 장입장치에 관한 것으로서, 원료를 용기 내에서 입자의 밀도별 및 크기별로 분리하여 장입시키는데 적용될 수 있다. 특히, 용기의 폭방향으로 원료를 균일하게 장입하여 소결 시 열량 불균형의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 이와 같이 용기 내에 장입된 원료는 수직방향으로의 편석이 향상되어 원료 입자 간 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 3은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 드럼 피더의 다양한 실시 예를 보여주는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 장입장치를 이용하여 용기에 원료를 장입하는 상태를 보여주는 도면이다.

원료 장입장치는 원료 호퍼(100)와 드럼피더(200)를 포함하는 원료공급부와, 원료공급부 하부에 구비되어 원료의 이송 경로를 형성하는 장입 슈트(300)를 포함한다.

원료 호퍼(100)는 미분 철광석, 부원료 및 미분 코크스 등의 배합 원료를 저장하고, 원료 호퍼(100)의 하부에는 배합 원료가 배출되는 호퍼게이트(100)가 구비된다.

원료 호퍼(100)의 하부에는 드럼 피더(200)가 회전 가능하도록 구비되고, 호퍼게이트(100)를 통해 빠져나오는 배합원료를 절출, 즉 일정하게 배출시켜 장입 슈트(300)로 공급한다. 이때, 드럼 피더(200)는 회전 속도에 따라 배합 원료의 절출양을 조절할 수 있다.

일반적으로 드럼 피더는 원통형으로 형성되며, 양쪽 가장자리에는 원료의 이탈을 억제하기 위한 가이드가 구비될 수 있다. 이와 같이 형성되는 드럼 피더는 원료의 이탈을 억제하기 위한 가이드를 제외한 나머지 부분은 길이방향, 예컨대 원료의 이송 방향에 대해서 교차하는 방향으로 동일한 직경을 갖도록 형성된다. 그러나 본 발명에서는 드럼 피더(200)의 적어도 일부에 단차를 형성하여 원료 호퍼(100)에서 배출되는 원료 중 일부를 드럼 피더(200)의 길이 방향으로 이동시켜 드럼 피더(200) 하부에 구비되는 장입 슈트(300)에 장입 슈트(300)의 폭 방향을 따라 균일하게 공급될 수 있도록 하였다. 이에 대해서는 나중에 자세하게 설명하기로 한다.

장입 슈트(300)는 경사면을 형성하여 배합 원료가 이송되는 경로를 형성하며, 용기, 예컨대 소결대차(400)의 상부에는 작은 입자, 하부에는 큰 입자가 장입(수직편석조장)되도록 배합 원료를 분급하는 역할을 한다.

장입 슈트(300)는 면적을 갖는 플레이트 형상의 경사판으로 형성될 수 있고, 복수의 롤이 나란하게 배열되어 그 상부면에 원료의 이송 경로를 형성하는 롤타입으로 형성될 수도 있다. 이때, 장입 슈트(300)에 형성되는 원료의 이송 경로는 원료가 이송되는 방향, 즉 장입 슈트(300)의 길이 방향을 따라 직선 형상 또는 곡선형상으로 형성될 수 있다.

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 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.

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.

드럼 피더(200)는 직경을 가지며 일방향으로 연장형성되고, 길이방향으로 중심에서 양쪽 적어도 일부에 중심의 직경보다 작은 직경을 갖는 영역, 예컨대 수집영역이 형성될 수 있다. 이에 드럼 피더(200)의 길이 방향 단면 형상을 보면 중심의 양쪽에 중심보다 단차가 낮은 영역이 형성될 수 있다.

도 3은 드럼 피더(200, 200a)의 다양한 예를 보여준다.

먼저, 도 3의 a)는 일 실시 예에 따른 드럼 피더(200)의 사시도이고, b)는 그 단면도이다. 드럼 피더(200)는 길이가 'L'이고, 중심(C)의 직경은 'D0'인 외형을 갖는다. 그리고 중심(C)의 양쪽에 중심(C)의 직경(D0)보다 작은 직경을 (D1)을 갖는 수집영역(210)이 형성될 수 있다.

수집영역(210)은 드럼 피더(200)의 외주면을 따라 함몰되는 오목홈 형상으로 형성될 수 있다. 수집영역(210)은 드럼 피더(200)의 양단부로부터 드럼 피더(200)의 전체 길이 'L'에 대해서 1/5 내지 1/3 정도의 영역(P)에 형성될 수 있다. 이때, 수집영역(210)의 외측으로는 직경이 'D0'인 영역이 형성되어 원료의 이탈을 억제할 수 있다. 도면에서는 수집영역(210)의 내측 및 외측이 동일한 직경(D0)을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 수집영역(210)의 외측 직경은 수집영역(210)의 내측 직경보다 크게 형성될 수도 있다.

수집영역(210)은 그 내측 또는 외측, 예컨대 직경이 'D0'인 영역과 경사면을 통해 연결되어 직경이 'D0'인 영역으로부터 원료의 이동을 원활하게 할 수 있다.

도 3의 c)를 참조하면, 드럼 피더(200a)는 몸체(222)와 몸체(222)의 양쪽 단부에 연결되는 가이드(224)를 포함할 수 있다. 이때, 몸체(222)와 가이드(224)는 일체로 형성될 수도 있고, 별개의 구성요소로 서로 연결될 수도 있다. 몸체(222)의 길이는 앞서 설명한 도 3의 b)에 도시된 드럼 피더(200)에서 수집영역(210)의 외측 끝단까지의 길이와 동일할 수 있다. 몸체(222)는 길이방향으로 중심(C)을 기준으로 외측으로 직경이 점차적으로 감소하는 형상으로 형성될 수 있으며, 중심(C)을 제외한 나머지 영역이 수집영역이 될 수 있다. 이때, 몸체(222)의 중심(C) 직경은 'D0'일 수 있고, 중심(C) 양쪽의 직경은 'D2'일 수 있으며, 여기에서 'D2'는 하나의 정해진 값이 아니라 'D0'보다 작고 0보다 큰 값일 수 있다. 이에 몸체(222)의 길이방향 단면 형상은 중심(C)을 기준으로 양쪽 방향으로 점차적으로 하향 경사지는 곡선으로 형성될 수 있다. 이때, 몸체(222)에 형성되는 곡선은 동일한 곡률을 갖는 것이 아니라 중심(C)에서 외측으로 갈수록 곡률이 증가할 수 있다. 이는 원료 호퍼(100)에서 원료를 절출할 때 드럼 피더(200a)의 양쪽 가장자리 영역으로 절출되는 원료의 양이 증가하도록 하기 위함이다. 여기에서 드럼 피더(200a)의 양쪽 가장자리영역은 도 3의 b)에서 설명한 P영역과 동일하거나 유사한 범위일 수 있다.

가이드(224)는 몸체(222)의 양쪽 단부에서 원료의 이탈을 억제 혹은 방지하며, 몸체(222)의 중심(C) 직경과 동일할 수도 있고, 이보다 클 수도 있다.

이외에도 드럼 피더(200)에 형성되는 수집영역은 다양한 형상으로 형성될 수 있는데, 드럼 피더(220)의 길이방향으로 중심(C)의 직경보다 작은 수집영역이 복수개가 이격되어 구비될 수도 있으며, 복수개의 수집영역은 그 직경이 중심(C)의 외측으로 갈수록 감소하도록 형성될 수도 있다.

이와 같은 구성을 통해 드럼 피더(200, 200a)는 원료 호퍼(100)에서 원료를 절출할 때, 원료 중 적어도 일부를 드럼 피더(200, 200a)의 길이방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 원료 호퍼(100)에서 절출되는 원료는 드럼 피더(200, 200a)에서 직경이 상대적으로 작은 중심(C)의 양쪽 방향으로 이동하게 되어 드럼 피더(200, 200a)의 길이방향으로 원료를 균일하게 분산시킬 수 있다. 다시 말해서 종래에는 원료 호퍼에서 원료가 절출될 때 주로 드럼 피더의 중심부 측으로 집중되어 절출되고, 이러한 원료의 분산상태가 그 하부에 배치되는 장입 슈트와 소결대차에 그대로 반영되었다. 이에 소결대차의 폭방향으로 편석이 제대로 이루어지지 않아 소결대차의 폭방향으로 양쪽 가장자리영역에서 열량불균형 현상이 발생함으로써 제조되는 소결광의 품질 및 생산성이 저하되는 문제점이 있었다. 그러나 본 발명에서는 드럼 피더(200)의 길이방향으로 단면 현상을 조절하여 장입슈트(300) 및 소결대차(400)의 폭방향과 대응하는 드럼 피더(200)의 길이방향으로의 원료 분포를 균일하게 함으로써 소결대차(400)의 폭방향으로의 편석을 향상시킬 수 있다.

도 5를 참조하면, 원료가 원료 호퍼(100)에서 절출될 때 드럼 피더(200)의 양쪽 가장자리 영역에 형성되는 수집영역(210)으로 이동하여 드럼 피더(200)의 길이방향으로 원료를 균일하게 분포시킬 수 있다. 드럼 피더(200)에 의해 형성되는 원료의 분포는 드럼 피더(200) 하부에 구비되는 장입 슈트(300)에 그대로 반영될 수 있다.

따라서 장입 슈트(300) 전체에 걸쳐, 특히 폭 방향으로 원료의 분포를 균일하게 할 수 있다. 이에 장입 슈트(300)를 따라 이송되는 원료는 도 5에 도시된 바와 같이 소결대차(400)의 폭방향(Y-Y')으로 균일하게 장입되어 소결대차(400) 내에서 원료의 수평 편석을 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: 원료 호퍼 110: 호퍼 게이트
200, 200a: 드럼 피더 210: 수집영역
300: 장입 슈트 400: 소결대차
500: 점화기 600: 표면고름판

Claims (9)

1. 원료가 저장되는 원료 호퍼와,
   상기 원료 호퍼의 하부에 회전 가능하도록 구비되어 상기 원료 호퍼에 저장되는 원료를 절출시키는 드럼 피더 및
   상기 원료 호퍼에서 절출된 원료가 이송되는 장입 장입 슈트를 포함하는 원료 장입 장치로서,
   상기 드럼 피더는 길이 방향에서 중심의 양쪽 적어도 일부에 상기 중심의 직경보다 작은 직경을 갖는 수집영역이 구비되는 원료 장입 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 드럼 피더는 원통형으로 형성되고,
   상기 수집영역은 상기 드럼 피더의 둘레를 따라 오목홈 형상으로 형성되는 원료 장입 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 드럼 피더는 길이방향으로 곡률을 갖도록 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 양쪽 가장자리를 따라 돌출 형성되는 링 형상의 가이드를 포함하고,
   상기 수집영역은 상기 몸체의 중심과 상기 가이드 사이에 형성되는 원료 장입 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 몸체의 중심에서 상기 가이드측으로 갈수록 곡률이 증가하는 원료 장입 장치.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 가이드의 직경은 상기 몸체의 중심 직경과 동일하거나 큰 원료 장입 장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수집영역은 상기 드럼 피더의 양쪽 단부로부터 상기 드럼 피더의 길이에 대해서 1/5 내지 1/3 영역에 형성되는 원료 장입 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 장입 슈트는 면적을 가지는 경사판으로 형성되거나, 복수의 롤이 나란하게 배치되어 형성되는 롤타입으로 형성되는 원료 장입 장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 장입 슈트는 상기 원료가 이송되는 방향을 따라 직선형 또는 곡선형의 이송 경로를 형성하는 원료 장입 장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 장입 슈트는 사이클로이드 곡선 형태의 곡면으로 형성되는 원료의 이송 경로를 형성하는 원료 장입 장치.

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