WO2020226234A1 - 고온 브리켓 철의 제조장치 - Google Patents

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WO2020226234A1
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iron
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briquette
cooling
direct reduced
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박상규
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제일산기 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for manufacturing hot briquetted iron (HBI), which prevents oxidation of direct reduced iron (DRI) reduced in a high-temperature reduction furnace, and briquettes at high temperature to facilitate transport. It relates to an apparatus for manufacturing hot briquette iron (HBI) that produces iron.
  • HBI hot briquetted iron
  • Hot Briquetted Iron is a replacement for scrap iron manufactured by processing Direct Reduction Iron (DRI), which removes oxygen from iron ore, and is superior in quality to high-end products such as H-beam steel and iron plate. It is mainly used as a material to make.
  • DRI Direct Reduction Iron
  • Direct reduced iron can be prepared by heating a mixture containing an iron oxide-containing material and a carbonaceous reducing agent in a reduction furnace to reduce iron oxide.
  • dry pellets obtained using magnetite ore and bituminous coal can be charged in a rotary hearth furnace and reduced to produce direct reduced iron, and high-temperature briquette iron (HBI) can be produced by hot forming this direct reduced iron. .
  • Direct reduced iron is generally reduced and discharged in a high-temperature environment of 1000 to 1200°C. If the high-temperature direct reduced iron is left as it is at room temperature, it may spontaneously ignite, so there is a risk of fire, and it is gradually re-oxidized to the state before reduction. I can go back. Therefore, there is a need for further development of a technology for cooling and storing a briquette after directly compressing the reduced iron at high pressure at a high temperature.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus for producing high-temperature briquette iron that produces low-temperature high-temperature briquette iron to facilitate handling from high-temperature direct reduced iron discharged after reduction in a reduction furnace.
  • the present invention provides a supply means for cooling and transferring the direct reduced iron; Quantitative discharging means for discharging a certain amount by pulverizing the transferred direct reduced iron; High-temperature briquette forming means for forming the high-temperature briquette iron by compressing the quantitatively discharged direct reduced iron at high temperature; And a cylindrical cooling means for cooling the high-temperature briquette iron; wherein the cooling means includes a transfer screw or blade and a coolant spray nozzle for transferring the high-temperature briquette iron in the cylindrical body, and the body is on one side It is possible to provide an apparatus for manufacturing high-temperature briquette iron, comprising an inlet through which the high-temperature briquette iron is introduced and through which the cooling water is discharged, and an outlet through which the cooled hot briquette iron is discharged on the other side.
  • the cooling means may be located in a region in which the cooling water spray nozzle is close to the outlet.
  • the cooling means may have a slope with the outlet port upward.
  • the cooling means may be provided with a screen for separating the high-temperature briquette iron from the cooling water remaining on the outer surface of the discharged hot briquette iron at the outlet.
  • the cooling means may include a rotation unit for rotation of the body,
  • the cooling means may be provided with a blocking plate at the inlet to secure the level of the cooling water located inside the body.
  • the high-temperature briquette forming means may include a high-temperature briquette device including a briquette roll for high-temperature compression of the direct reduced iron and a hydraulic pressure for adjusting the pressure of the briquette roll, and a separator for separating the high-temperature briquette iron formed by high-temperature compression.
  • the quantitative discharging means may include a grinder for pulverizing the direct reduced iron to a predetermined size, a storage bin for temporarily storing or discharging the pulverized direct reduced iron, and a diverter for switching the movement of the discharged direct reduced iron.
  • the supply means may include a cooler for indirectly cooling and transporting the direct reduced iron, and a conveyor having a bucket for transporting the cooled direct reduced iron.
  • the apparatus for manufacturing high-temperature briquette iron has the advantage of being able to produce low-temperature high-temperature briquette iron to facilitate handling from the high-temperature direct reduced iron discharged after reduction in a reduction furnace by having a cooling means.
  • FIG. 1 is a view showing an apparatus for manufacturing high-temperature briquette iron according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view showing a cooling means of the apparatus for manufacturing high-temperature briquette iron according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a front perspective view as viewed from the outlet direction of the cooling means of the apparatus for manufacturing high-temperature briquette iron according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 2;
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a cross section and a driving gear taken along line B-B' of FIG. 2.
  • FIG. 1 is a view showing a high-temperature briquette iron manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view showing a cooling means of the high-temperature briquette iron manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an implementation of the present invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 2, and FIG.
  • the apparatus for manufacturing high-temperature briquette iron includes a supply means 100, a quantitative discharge means 200, a high-temperature briquette forming means 300, and a cooling means 400.
  • the supply means 100 cools and transfers the direct reduced iron 1, and may include a cooler 110 and a conveyor 122.
  • the direct reduced iron (1) is reduced at a high temperature of 1000 to 1200 °C and is moved to the supply means (100).
  • the direct reduced iron may aggregate with each other, and difficulty in transport or compression molding of the direct reduced iron occurs. I can. Therefore, it is desirable to lower the temperature by putting the high-temperature direct reduced iron (1) into the cooler (110).
  • the direct reduced iron 1 may perform indirect cooling in a nitrogen atmosphere.
  • the cooling water nozzle 112 may be provided on the outside of the cooler 110, and the cooling water supplied to the cooling water line 10 may be sprayed to the outside of the cooler 110.
  • the supply means 100 may further include a cooling water cover so that the sprayed cooling water does not move to other devices or other means.
  • the cooler 110 indirectly cools the reduced iron 1 and can be transferred to the conveyor 120.
  • the cooler 110 may be provided in a cylindrical shape, and a motor 114 may be connected to rotate the cooler 110.
  • the cooler 110 may be installed inclined downward in the direction of the conveyor 120 for transport due to the gravity of the direct reduced iron 1.
  • the reduced iron 1 can be directly transferred by a screw that rotates together with the cooler 100.
  • the direct reduced iron cooled inside the cooler 110 may be transferred to a conveyor 120.
  • the conveyor 120 may include a bucket 122 for transporting the direct reduced iron, and may include a motor 124 for operating the conveyor 120.
  • the conveyor 120 is a type of chain conveyor, and a bucket 122 made of iron plate can be attached to the main chain, and a quantitative discharge means at an inclined angle by receiving the reduced iron directly inside the bucket 122 It can be transferred to the top of 200.
  • the conveyor 120 may be composed of a guide, a guide roller, a header chain roller, a tail chain roller, and the like.
  • the direct reduced iron transferred to the upper portion of the quantitative discharge means 200 due to the bucket 122 of the conveyor 120 may be further cooled while being transferred.
  • the direct reduced iron transferred to the upper portion of the quantitative discharging means 200 may be pulverized by the quantitative discharging means 200 and discharged to the high-temperature briquette molding means 300 in a certain amount.
  • the quantitative discharging means 200 includes a grinder 210 for manufacturing the direct reduced iron in a predetermined size, a storage bin 220 for temporarily storing or discharging the pulverized direct reduced iron, and the discharged direct reduced iron. It may include a diverter (diverter) 240 to switch the movement.
  • Direct reduced iron can be produced in a lumpy form by attaching powder or particles to each other during reduction in a reduction furnace. Accordingly, the quantitative discharging means 200 may separate the direct reduced iron into powder and granules using the pulverizer 210 and temporarily store in the storage bin 220 to be discharged in a certain amount.
  • the crusher 210 a pair of rotating rolls having a groove or serrated impact bar may be assembled on each rotation shaft to be provided at regular intervals. If reduced iron is injected directly between a pair of rotating rolls, large particles or agglomerates with particles attached to each other can be crushed. Accordingly, the crusher 210 may be composed of a pair of rolls, a rotating shaft connected thereto, two motors connected to each rotating shaft, and a crusher case for inputting and discharging direct reduced iron. Since it is difficult to quantitatively dispensing the amount crushed and discharged from the crusher 210, a storage bin 220 may be provided as a buffering storage space capable of temporarily storing some of the pulverized direct reduced iron and discharging it quantitatively. In addition, the direct reduced iron in powder form may be transferred to the next process through a feed leg 260.
  • a shut off valve 230 or a slide gate 250 may be provided between the storage bin 220 and the diverter 240 in order to control the discharge or discharge of the direct reduced iron.
  • the shut-off valve 230 is positioned to prevent the discharge of direct reduced iron when an unexpected situation occurs during the manufacturing process or maintenance of the high-temperature briquette iron manufacturing apparatus, and consists of a valve body and a valve actuator. Can be.
  • the slide gate 250 is a mechanical device capable of controlling the amount of direct reduced iron discharge, and after sensing the amount of direct reduced iron in the force feeder 311 of the high-temperature briquette forming means 300, the slide gate 250 By controlling the opening and closing level of the high-temperature briquette molding means 300 it is possible to adjust the amount of the direct reduced iron.
  • the slide gate 250 may be composed of a slide gate body, a gate, and a gate operating cylinder.
  • the diverter 240 that switches the movement of the direct reduced iron discharged from the storage bin 220 is a device that can switch the movement direction of the direct reduced iron into two, and when forming high-temperature briquette iron (HBI)
  • HBI high-temperature briquette iron
  • the reduced iron may be transferred to the outside by transferring the reduced iron directly to a bypass line (not shown). That is, by providing the diverter 240, it is possible to prepare for a situation in which a high-temperature direct reduced iron is not formed in the event of a facility failure or an emergency of the briquette forming means 300 and must be discharged in a short time.
  • the diverter 240 may be composed of a case, a damper, and a damper operating cylinder.
  • the direct reduced iron transferred to the quantitative discharge means 200 in a certain amount may be compressed at high temperature through the high-temperature briquette forming means 300 to be formed into high-temperature briquette iron 5.
  • the high-temperature briquette forming means 300 may include a hot briquetting machine 310 and a separator 320.
  • the high-temperature briquette device 310 may include a briquette roll 312 for compressing the direct reduced iron at a high temperature, and a hydraulic machine 314 for controlling the pressure of the briquette roll 312.
  • the direct reduced iron supplied by the operation of the screw located inside the force feeder 311 is transferred between a pair of briquette rolls 312 rotating at narrow intervals, so that the direct reduced iron in the form of grains may be formed of high-temperature briquette iron.
  • the briquette roll 312 may have a plurality of intaglio pockets processed, and the intaglio may have a zigzag shape for efficiency of molding.
  • the high-temperature briquette device 310 controls the pressure of the force feeder 311, the briquette roll 312, and the hydraulic machine, as well as the roll drive motor for rotation and speed control of the briquette roll 312 and the hydraulic machine. It may further include a hydraulic cylinder and hydraulic system 316 to adjust.
  • High-temperature briquette iron (HBI) molded by high-temperature compression in the high-temperature briquette device 310 may be discharged while being connected to each other. Therefore, the high-temperature briquette forming means 300 may include a separator 320 in order to separate the high-temperature briquette iron (HBI).
  • the separator 320 may be composed of a guide frame, a rotor, a shaft, a case, a rotor driving motor, and the like.
  • the high-temperature briquette iron (HBI) discharged from the separator 320 may be in a state that is difficult to transport and handle because it is at a high temperature of 550 to 650°C.
  • the high-temperature briquette iron (HBI) discharged from the high-temperature briquette forming means 300 may be transferred to a cylindrical cooling means 400 and cooled.
  • the cooling means 400 may include a transfer screw 412 or a blade and a coolant spray nozzle 420 for transferring high-temperature briquette iron in the cylindrical body 410.
  • the body 410 may include an inlet 430 through which the high-temperature briquette iron is introduced into one side and the cooling water is discharged, and an outlet 440 through which the cooled hot briquette iron 5 is discharged through the other side.
  • the cooling means 400 may be provided with a rotating device for rotating the body 410.
  • the high-temperature briquette iron introduced from the inlet 430 is transferred to the outlet 440 by a transfer screw 412 that rotates like the body 410, and the high-temperature briquette iron is moved inside the cooling means 400. Can be cooled.
  • the rotating blades of the conveying screw 412 may be provided at intervals of 3 to 10 times the width or size of the high-temperature briquette iron, and the height of the rotating blade is the width of the high-temperature briquette iron or It may be provided with a length of 1 to 5 times the size.
  • the cooling means 400 may be located in a region where the cooling water spray nozzle 420 is adjacent to the outlet 440, and the cooling water may move from the cooling water supply line 20 to the cooling water spray nozzle 420.
  • a high-temperature briquette located inside the cylindrical body 410 by directly spraying the cooling water onto the high-temperature briquette iron by providing a cooling water supply line 20 and a cooling water spray nozzle 420 in an area adjacent to the cooling means 400 outlet 440 Iron can be cooled directly.
  • the cooling means 400 may have an inclination with the outlet 440 upward, and further, a blocking plate 432 is provided at the inlet 430 to provide cooling water located inside the body 410 (22) water level can be secured. That is, the inlet port 430 into which the high-temperature briquette iron is transported is relatively low, and the outlet 440 through which the high-temperature briquette iron cooled by the cooling water is discharged is installed in an inclined manner, so that the retained cooling water ( The high-temperature briquette iron that has flowed in (22) is primarily cooled, and the high-temperature briquette iron that has moved in the direction of the outlet 440 due to rotation of the body 410 and the transfer screw 412 or the blade is transferred to the cooling water spray nozzle 420 It may be secondaryly cooled by the direct injection cooling water and transferred to the outside of the cooling means 400.
  • the blocking plate 432 located at the inlet 430 may be fixedly welded to the body 410, and serves as a dam for the retained coolant 22, so that a constant water level of the retained coolant 22 can be secured.
  • the cooling water 22 heated by the high-temperature briquette iron located in the vicinity of the inlet port 430 overflows and is discharged to the inlet port 430 so that the coolant does not rise above a certain temperature.
  • the high-temperature briquette iron in a temperature range of 550 to 650° C. is directly cooled by direct contact of the coolant and is transferred by the rotary type cooling means 400 to rotate the cylindrical body. It can be discharged after being cooled to a temperature that is easy to handle, for example, in a temperature range of 80 to 100°C. That is, the apparatus for producing high-temperature briquette iron according to an embodiment of the present invention has a cooling means 400 to produce low-temperature high-temperature briquette iron that is easily handled from the high-temperature direct reduced iron discharged after reduction in the reduction furnace. It has the advantage of being able to transfer the high-temperature briquette iron to a desired place using a general transfer facility.
  • the water level of the retained cooling water 22 is the same as the height of the blocking plate 432 and may be, for example, 300mm to 600mm.
  • the cooling water continuously supplied through the cooling water injection nozzle 420 may overflow over the blocking plate 432 and be discharged through the inlet 430, thereby flowing out of the cooling means 400.
  • the cooling water discharged in this way is in a heated state, and the heated cooling water flows into the cooling tower and is cooled again, and then the cooling means 400 through the cooling water supply line 20 and the cooling water injection nozzle 420 by a cooling water circulation pump. Can flow into the inside of
  • the contact time of the coolant by the coolant spray nozzle 420 of hot briquette iron may be about 5 to 10 minutes, and the contact time of the coolant by the retained coolant 22 may be determined by the temperature of the retained coolant 22. For example, If the temperature of the retentive cooling water 22 is higher than the proper temperature, that is, when a large amount of high-temperature briquette iron is supplied, the flow rate of the retentive cooling water 22 is increased to shorten the residence time in the body 410 of the retentive cooling water 22 to reduce cooling.
  • the inclination of the cooling means 400 and the body 410 may be 2 to 15°, and the inclination may be determined according to the diameter and length of the body 410. That is, if the diameter of the cooling means body 410 is large and the length is short, the inclination may be further increased.
  • the cooling means 400 may include a base frame 464, a support roller 462, and a support 460 including a guide roller 466.
  • the support roller 462 provided between the base frame 464 and the body 410 can support the body so that the rotation axis of the body performing the rotational movement does not shake, and the guide roller 466 has the body 410 having an inclined surface. It can play a role of fixing the position so that it does not move in the forward and backward directions. Accordingly, even when the body 410 of the cooling means is in an inclined state, the rotational motion for cooling the high-temperature briquette iron can be kept constant due to the support 460.
  • the cooling means 400 may include a rotation unit 470 for rotation of the body 410, and the rotation unit 470 may take a gear type or a chain type driving method.
  • the rotation unit 470 is formed on the outer surface of the motor 472 providing driving force, the pinion gear 476 mounted on the motor, and the body 410, and the pinion gear 476 and It may include a driving gear 474 that engages.
  • the cooling means 400 may increase the temperature inside the body 410 of the cooling means 400 due to water vapor generated when the high-temperature briquette iron is cooled by the cooling water, or it may be difficult to cool the high-temperature briquette iron. Accordingly, the cooling means 400 may be provided with a pump for discharging water vapor to discharge water vapor to the outside of the cooling means 400.
  • the cooling means 400 may be provided with a screen 450 for separating the coolant 24 remaining on the outer surface of the discharged high-temperature briquette iron and the high-temperature briquette iron 5 at the outlet 440. Accordingly, the cooled high-temperature briquette iron 5 is separated from the residual cooling water 24 due to the screen 450 and transferred to the transfer device 500, so that it can be moved to the storage space.

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Abstract

직접환원철을 냉각 및 이송시키는 공급수단; 상기 이송된 직접환원철을 분쇄하여 일정량 배출하는 정량배출수단; 상기 정량 배출된 직접환원철을 고온 압축하여 고온 브리켓 철로 성형하는 고온 브리켓 성형수단; 및 상기 고온 브리켓 철을 냉각시키는 원통형의 냉각수단;을 포함하되, 상기 냉각수단은, 고온 브리켓 철의 이송을 위한 이송스크류 또는 블레이드와 냉각수 분사노즐을 원통형 몸체 내부에 구비하고, 상기 몸체는 일측에 상기 고온 브리켓 철이 유입되며 냉각수가 배출되는 유입구와 타측에 냉각된 고온 브리켓 철이 배출되는 유출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 고온 브리켓 철의 제조장치를 제공한다.

Description

고온 브리켓 철의 제조장치
본 발명은 고온 브리켓 철(HBI; Hot Briquetted Iron)의 제조장치에 대한 것으로, 고온의 환원로에서 환원한 직접환원철(DRI; Direct Reduction Iron)의 산화를 방지하고, 이송을 원활히 하기 위하여 고온에서 브리켓 철을 생산하는 고온 브리켓 철(HBI; Hot Briquette Iron)의 제조장치에 관한 것이다.
고온 브리켓 철(HBI; Hot Briquetted Iron)은 철광석에서 산소성분을 제거한 직접환원철(DRI; Direct Reduction Iron)을 가공 처리함으로써 제조된 고철 대체재이며, 고철보다 품질이 우수하여 H형강, 철판 등 고급제품을 만드는 재료로 주로 사용된다.
직접환원철(DRI)은 산화철 함유 물질과 탄소질 환원제를 포함한 혼합물을 환원로로 가열하여 산화철이 환원됨으로써 제조할 수 있다. 예를 들어, 자철석 광석과 역청탄을 이용하여 얻어진 건조 펠릿을 회전 노상로에 장입하고 환원해 직접환원철을 제조할 수 있으며, 이 직접환원철을 열간으로 성형하면 고온 브리켓 철(HBI)을 제조할 수 있다.
직접환원철은 일반적으로 1000 내지 1200℃의 고온 환경에서 환원되어 배출되는데, 고온의 직접환원철은 이후 상온에서 그대로 방치할 경우 자연 발화될 수 있으므로 화재의 위험성이 있고, 서서히 재산화되어 환원하기 전의 상태로 돌아갈 수 있다. 따라서, 직접 환원철을 고온의 상태에서 고압으로 압착 후 브리켓을 만들어 냉각 및 보관하는 기술의 개발이 더욱 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 환원로에서 환원 후 배출된 고온의 직접환원철로부터 취급이 용이하도록 저온의 고온 브리켓 철을 생산하는 고온 브리켓 철의 제조장치를 제공하는 것에 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 직접환원철을 냉각 및 이송시키는 공급수단; 상기 이송된 직접환원철을 분쇄하여 일정량 배출하는 정량배출수단; 상기 정량 배출된 직접환원철을 고온 압축하여 고온 브리켓 철로 성형하는 고온 브리켓 성형수단; 및 상기 고온 브리켓 철을 냉각시키는 원통형의 냉각수단;을 포함하되, 상기 냉각수단은, 고온 브리켓 철의 이송을 위한 이송스크류 또는 블레이드와 냉각수 분사노즐을 원통형 몸체 내부에 구비하고, 상기 몸체는 일측에 상기 고온 브리켓 철이 유입되며 냉각수가 배출되는 유입구와 타측에 냉각된 고온 브리켓 철이 배출되는 유출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 고온 브리켓 철의 제조장치를 제공할 수 있다.
상기 냉각수단은, 상기 냉각수 분사 노즐이 상기 유출구와 근접한 영역에 위치할 수 있다.
상기 냉각수단은, 상기 유출구를 상향으로 한 경사가 이루어지는 것일 수 있다.
상기 냉각수단은, 배출된 상기 고온 브리켓 철의 외부면에 잔류하는 냉각수와 고온 브리켓 철의 분리를 위한 스크린을 상기 유출구에 구비할 수 있다.
상기 냉각수단은, 상기 몸체의 회전을 위한 회전유닛을 구비할 수 있다,
상기 냉각수단은, 상기 유입구에 막음판을 구비하여 상기 몸체 내부에 위치하는 냉각수의 수위를 확보하는 것일 수 있다.
상기 고온 브리켓 성형수단은, 직접환원철을 고온 압축하는 브리켓팅 롤과 상기 브리켓팅 롤의 압력을 조절하는 유압기를 포함하는 고온 브리켓 장치및 고온 압축하여 성형된 고온 브리켓 철을 분리하는 세퍼레이터를 포함할 수 있다.
상기 정량배출수단은, 상기 직접환원철을 일정 크기로 분쇄하는 분쇄기와, 분쇄된 직접환원철을 임시 저장 또는 배출하는 스토리지 빈과, 배출된 직접환원철의 이동을 전환하는 다이버터를 포함할 수 있다.
상기 공급수단은, 직접환원철을 간접냉각하며 이송하는 냉각기와, 냉각된 직접환원철의 이송을 위한 버킷(bucket)을 구비하는 컨베이어를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 고온 브리켓 철의 제조장치는 냉각수단을 구비함으로써 환원로에서 환원 후 배출된 고온의 직접환원철로부터 취급이 용이하도록 저온의 고온 브리켓 철을 생산할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고온 브리켓 철의 제조장치를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고온 브리켓 철의 제조장치의 냉각수단을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고온 브리켓 철의 제조장치의 냉각수단의 유출구 방향에서 본 정면 사시도,
도 4는 도 2의 A-A'에 따른 단면도,
도 5는 도 2의 B-B’에 따른 단면 및 드라이빙 기어를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고온 브리켓 철의 제조장치를 나타낸 도면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고온 브리켓 철의 제조장치의 냉각수단을 나타낸 사시도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고온 브리켓 철의 제조장치의 냉각수단의 유출구 방향에서 본 정면 사시도, 도 4는 도 2의 A-A'에 따른 단면도, 도 5는 도 2의 B-B’에 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고온 브리켓 철의 제조장치는 공급수단(100), 정량배출수단(200), 고온 브리켓 성형수단(300) 및 냉각수단(400)을 포함할 수 있다.
상기 공급수단(100)은 직접환원철(1)을 냉각 및 이송시키며, 냉각기(110)와 컨베이어(122)를 포함할 수 있다. 상기 직접환원철(1)은 1000 내지 1200℃의 고온에서 환원되어 공급수단(100)으로 이동되는데, 고온의 온도 범위에서는 직접환원철이 서로 응집할 수 있으며, 직접환원철의 이송이나 압축성형에 어려움이 발생할 수 있다. 따라서, 고온의 직접환원철(1)을 냉각기(110)에 투입하여 온도를 낮추어주는 것이 바람직하다. 산소의 영향을 최소화하도록 직접환원철(1)은 질소 분위기의 환경에서 간접냉각을 수행할 수 있다. 간접 냉각을 위해 냉각수 노즐(112)을 냉각기(110)의 외측에 구비하고, 냉각수 라인(10)으로 공급된 냉각수를 냉각기(110)의 외측에 분사할 수 있다. 이 경우 분사된 냉각수가 다른 장치 또는 다른 수단으로 이동하지 않도록 공급수단(100)은 냉각수 커버를 더욱 구비할 수 있다.
냉각기(110)는 직접환원철(1)을 간접 냉각하며 컨베이어(120)로 이송할 수 있다. 냉각기(110)는 원통형으로 구비될 수 있으며, 냉각기(110)의 회전을 위해 모터(114)가 연결될 수 있다.
또한 냉각기(110)는 직접환원철(1)의 중력으로 인한 이송을 위해 컨베이어(120)의 방향으로 하향 경사지게 설치할 수 있다. 또한, 냉각기(110) 내부에 스크류(screw)를 구비함으로써 냉각기(100)와 함께 회전하는 스크류에 의해 직접환원철(1)을 이송할 수 있다.
상기 냉각기(110)의 내부에서 냉각된 직접환원철은 컨베이어(conveyor; 120)로 이송될 수 있다. 컨베이어(120)는 직접환원철의 이송을 위한 버킷(bucket; 122)을 구비할 수 있으며, 컨베이어(120)의 작동을 위한 모터(124)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 컨베이어(120)는 체인 컨베이어의 일종으로 주 체인에 철판으로 제작된 버킷(122)을 부착할 수 있으며, 버킷(122) 내부에 직접환원철을 수용하여 경사진 각도로 정량배출수단(200)의 상부까지 이송할 수 있다. 나아가서 상기 컨베이어(120)는 가이드, 가이드롤러, 헤더체인 롤러, 테일체인 롤러 등으로 구성될 수 있다. 컨베이어(120)의 버킷(122)으로 인해 정량배출수단(200)의 상부로 이송되는 직접환원철은 이송되는 동안 더욱 냉각될 수 있다.
정량배출수단(200)의 상부로 이송된 직접환원철은 정량배출수단(200)에 의해 분쇄되어 고온 브리켓 성형수단(300)으로 일정량 배출될 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 정량배출수단(200)은 상기 직접환원철을 일정 크기로 제조하는 분쇄기(210)와 분쇄된 직접환원철을 임시 저장 또는 배출하는 스토리지 빈(storage bin; 220)과 배출된 직접환원철의 이동을 전환하는 다이버터(diverter; 240)를 포함할 수 있다.
직접환원철은 환원로에서 환원하는 동안 분말이나 입자들이 서로 부착되어 덩어리진 형태로 제조될 수 있다. 따라서 정량배출수단(200)은 직접환원철을 분쇄기(210)를 사용하여 분말과 알갱이로 분리하고, 스토리지 빈(220)에 임시저장하여 일정한 양으로 배출되도록 할 수 있다.
예를 들어, 상기 분쇄기(210)는 홈이나 톱니 모양의 임팩트 바가 있는 회전하는 한 쌍의 롤이 각각의 회전축에 조립되어 일정한 간격을 두고 구비될 수 있다. 회전하는 한 쌍의 롤 사이로 직접환원철을 투입하면, 큰 입자들 또는 입자가 서로 부착된 덩어리를 파쇄할 수 있다. 따라서 상기 분쇄기(210)는 한쌍의 롤과 그와 연결된 회전축, 각각의 회전축과 연결된 2개의 모터 및 직접환원철을 투입 배출하는 분쇄기 케이스로 구성될 수 있다. 상기 분쇄기(210)에서 파쇄되어 배출되는 양은 정량 불출이 어려우므로, 분쇄된 직접환원철을 임시로 일부 저장하여 정량배출을 할 수 있는 버퍼링 저장공간으로써 스토리지 빈(220)을 구비할 수 있다. 또한, 분말 형태의 직접환원철은 피드 레그(feed leg; 260)를 통하여 다음의 공정으로 이송될 수 있다.
직접환원철의 배출 또는 배출량 조절을 위해 셧오프밸브(shut off valve; 230) 또는 슬라이드 게이트(slide gate; 250)를 스토리지 빈(220)과 다이버터(240) 사이에 구비할 수 있다.
셧오프밸브(230)는 고온 브리켓 철 제조장치를 정비하거나 제조과정 중 돌발 상황이 발생할 경우, 직접환원철의 배출을 방지하도록 위치하는 것으로, 밸브 몸체(valve body)와 밸브 액추에이터(valve actuator)로 구성될 수 있다. 또한, 슬라이드 게이트(250)는 직접환원철의 배출량을 조절할 수 있는 기계장치로써, 고온 브리켓 성형수단(300)의 포스 피더(force feeder; 311) 내의 직접환원철의 양을 감지한 후 슬라이드 게이트(250)의 개폐 수준을 제어하여 고온 브리켓 성형수단(300)에 투입되는 직접환원철의 양을 조절할 수 있다. 예를 들어 슬라이드 게이트(250)는 슬라이드 게이트 바디, 게이트, 게이트 작동 실린더로 구성될 수 있다.
상기 스토리지 빈(220)으로부터 배출된 직접환원철의 이동을 전환하는 다이버터(diverter; 240)는 직접환원철의 이동 방향을 두 가지로 전환할 수 있는 장치로써, 고온 브리켓 철(HBI)의 성형 시에는 직접환원철을 고온 브리켓 성형수단(300)의 방향으로 이송하고, 직접환원철을 성형하지 않고 배출해야 하는 경우에는 바이패스 라인(미도시)으로 직접환원철을 이송하여 외부로 배출하는 것일 수 있다. 즉, 다이버터(240)를 구비함으로써 브리켓 성형수단(300)의 설비고장이나 비상 시 고온의 직접환원철을 성형하지 않고 빠른 시간 내에 배출해야 하는 상황을 대비할 수 있다. 예를 들어, 다이버터(240)는 케이스, 댐퍼 및 댐퍼 작동 실린더로 구성될 수 있다.
상기 정량배출수단(200)으로 일정량 이송된 직접환원철은 고온 브리켓 성형수단(300)을 통하여 고온 압축되어 고온 브리켓 철(5)로 성형될 수 있다.
상기 고온 브리켓 성형수단(300)은 고온 브리켓 장치(hot briquetting machine; 310) 및 세퍼레이터(separator; 320)를 포함할 수 있다.
상기 고온 브리켓 장치(310)는 직접환원철을 고온 압축하는 브리켓팅 롤(312)과 상기 브리켓팅 롤(312)의 압력을 조절하는 유압기(314)를 구비할 수 있다. 포스 피더(311) 내부에 위치하는 스크류가 작동함으로써 공급된 직접환원철은 좁은 간격을 두고 회전하는 한 쌍의 브리켓팅 롤(312) 사이로 이송되어 알갱이 형태의 직접환원철은 고온 브리켓 철로 성형될 수 있다. 예를 들어, 상기 브리켓팅 롤(312)은 복수 개의 음각의 포켓이 가공된 것일 수 있으며, 성형의 효율성을 위해 음각은 지그재그 형태를 구비한 것일 수 있다. 또한, 고온 브리켓 장치(310)는 포스 피더(311), 브리켓팅 롤(312), 유압기(314) 이외에 브리켓팅 롤(312)의 회전 및 속도 조절을 위한 롤구동 모터와 감속기, 유압기의 압력을 조절하는 유압실린더 및 유압시스템(316)을 더욱 포함할 수 있다.
고온 브리켓 장치(310)에서 고온 압축하여 성형된 고온 브리켓 철(HBI)은 서로 연결된 상태로 배출될 수 있다. 따라서, 고온 브리켓 철(HBI)을 분리하기 위하여 고온 브리켓 성형수단(300)은 세퍼레이터(320)를 포함할 수 있다. 세퍼레이터(320)는 가이드 프레임, 로터, 샤프트, 케이스, 로터구동 모터 등으로 구성될 수 있다. 세퍼레이터(320)로부터 배출된 고온 브리켓 철(HBI)은 550~650℃의 고온이기 때문에 이송 및 취급이 어려운 상태일 수 있다.
상기 고온 브리켓 성형수단(300)으로부터 배출된 고온 브리켓 철(HBI)은 원통형의 냉각수단(400)으로 이송되어 냉각될 수 있다. 상기 냉각수단(400)은 고온 브리켓 철의 이송을 위한 이송스크류(412) 또는 블레이드와 냉각수 분사노즐(420)을 원통형 몸체(410) 내부에 구비할 수 있다. 상기 몸체(410)는 일측에 상기 고온 브리켓 철이 유입되며 냉각수가 배출되는 유입구(430)와 타측에 냉각된 고온 브리켓 철(5)이 유출되는 유출구(440)를 구비할 수 있다.
냉각수단(400)은 상기 몸체(410)의 회전을 위한 회전장치를 구비할 수 있다. 유입구(430)로부터 유입된 고온의 고온 브리켓 철을 몸체(410)와 같이 회전하는 이송스크류(412)에 의해 유출구(440)로 이송하고, 냉각수단(400)의 내부에서 이동되는 동안 고온 브리켓 철은 냉각될 수 있다.
고온 브리켓 철의 효과적인 이송과 냉각을 위해 이송스크류(412)의 회전날개는 고온 브리켓 철의 너비 또는 크기의 3배 내지 10배의 간격으로 구비될 수 있으며, 회전날개의 높이는 고온 브리켓 철의 너비 또는 크기의 1배 내지 5배의 길이로 구비될 수 있다.
상기 냉각수단(400)은 냉각수 분사 노즐(420)이 상기 유출구(440)와 근접한 영역에 위치할 수 있으며, 냉각수는 냉각수 공급라인(20)으로부터 냉각수 분사 노즐(420)로 이동할 수 있다. 냉각수단(400) 유출구(440)의 근접한 영역에 냉각수 공급라인(20)과 냉각수 분사노즐(420)을 구비하여 냉각수를 고온 브리켓 철에 직접 분사함으로써 원통형 몸체(410)의 내부에 위치하는 고온 브리켓 철은 직접 냉각될 수 있다.
또한, 상기 냉각수단(400)은 상기 유출구(440)를 상향으로 한 경사가 이루어지는 것일 수 있으며, 나아가서 상기 유입구(430)에는 막음판(432)을 구비하여 상기 몸체(410) 내부에 위치하는 냉각수(22)의 수위를 확보할 수 있다. 즉, 고온 브리켓 철이 이송되어 투입되는 유입구(430)를 상대적으로 낮게 하고, 냉각수로 인해 냉각된 고온 브리켓 철이 배출되는 유출구(440)는 높게 하도록 통을 경사지게 설치함으로써, 일정 수위로 존재하는 체류 냉각수(22)가 유입된 고온 브리켓 철을 1차적으로 냉각시키고, 몸체(410) 및 이송스크류(412) 또는 블레이드의 회전으로 인해 유출구(440) 방향으로 이동한 고온 브리켓 철은 냉각수 분사 노즐(420)로 직접 분사되는 냉각수로 인해 이차적으로 냉각되어 냉각수단(400) 외부로 이송될 수 있다.
또한, 유입구(430)에 위치한 막음판(432)은 몸체(410)에 고정용접될 수 있으며, 체류 냉각수(22)의 댐 역할을 수행하므로 체류 냉각수(22)의 일정한 수위를 확보할 수 있다.
나아가서, 유입구(430)의 근접한 영역에 위치한 고온 브리켓 철에 의해 가열된 냉각수(22)는 넘치게 되어 유입구(430)로 배출되도록 함으로써 냉각수가 일정 온도 이상 올라가지 않도록 할 수 있다.
따라서, 고온 브리켓 성형수단(300)을 통과한 후 550 내지 650℃ 온도 범위인 고온 브리켓 철은 냉각수의 직접접촉에 의한 직접냉각 및 원통형 몸체를 회전시키는 로터리 방식의 냉각수단(400)에 의해 이송이나 취급이 용이한 온도, 예를 들어 80 내지 100℃의 온도 범위로 냉각되어 배출될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 고온 브리켓 철의 제조장치는 냉각수단(400)을 구비함으로써 환원로에서 환원 후 배출된 고온의 직접환원철로부터 취급이 용이한 저온의 고온 브리켓 철을 생산함으로써, 생산된 고온 브리켓 철을 일반적인 이송설비를 이용하여 원하는 곳까지 이송할 수 있는 장점이 있다.
체류냉각수(22)의 수위는 막음판(432)의 높이와 동일하며 예를 들어 300mm 내지 600mm 일 수 있다. 냉각수 분사노즐(420)을 통해 지속적으로 공급되는 냉각수는 막음판(432) 위로 넘쳐흘러 유입구(430)로 배출됨으로써 냉각수단(400)의 외부로 유출될 수 있다. 이렇게 유출된 냉각수는 가열된 상태이며, 가열된 냉각수는 냉각타워로 유입되어 다시 냉각된 후, 냉각수 순환용 펌프에 의해 냉각수 공급라인(20)과 냉각수 분사노즐(420)을 통해 냉각수단(400)의 내부로 유입될 수 있다.
고온 브리켓 철의 냉각수 분사노즐(420)에 의한 냉각수 접촉시간은 5 내지 10분 정도일 수 있으며, 체류 냉각수(22)에 의한 냉각수 접촉시간은 체류 냉각수(22)의 온도에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 체류냉각수(22)의 온도가 적정온도보다 높으면, 즉 고온 브리켓 철이 많이 공급된 경우 체류냉각수(22)의 공급 유량을 늘려 체류냉각수(22)의 몸체(410) 내부의 체류시간을 짧게 하여 냉각을 빠르게 수행할 수 있으며, 체류냉각수(22)의 온도가 적정온도보다 낮으면, 즉 고온 브리켓 철의 공급량이 적은 경우 체류냉각수(22)의 공급 유량을 줄여 체류냉각수(22)의 몸체(410) 내부의 체류시간을 연장할 수 있다.
예를 들어, 냉각수단(400) 몸체(410)의 기울기는 2 내지 15˚ 일 수 있으며, 몸체(410)의 지름과 길이에 따라 기울기가 결정될 수 있다. 즉, 냉각수단 몸체(410)의 지름이 크고 길이가 짧으면 기울기를 더 증가시킬 수 있다.
냉각수단의 기울어진 몸체(410)를 지지하기 위해 냉각수단(400)은 베이스 프레임(464)과 지지롤러(462) 및 가이드 롤러(466)를 포함하는 지지체(460)를 구비할 수 있다. 베이스 프레임(464)과 몸체(410) 사이에 구비되는 지지롤러(462)는 회전운동을 하는 몸체의 회전축이 흔들리지 않도록 몸체를 지지할 수 있으며, 가이드 롤러(466)는 몸체(410)가 경사면을 타고 전후방향으로 이동하지 않도록 위치를 고정해주는 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 냉각수단의 몸체(410)가 기울어진 상태라 하더라도 지지체(460)로 인해 고온 브리켓 철의 냉각을 위한 회전운동은 일정하게 유지될 수 있다.
나아가서, 상기 냉각수단(400)은 몸체(410)의 회전을 위한 회전유닛(470)을 구비할 수 있으며, 회전유닛(470)은 기어 타입 또는 체인 타입의 구동 방식을 취할 수 있다. 예를 들어, 기어 타입의 경우 상기 회전유닛(470)은 구동력을 제공하는 모터(472)와 모터에 장착된 피니언 기어(476)와 몸체(410)의 외측면에 형성되되 피니언 기어(476)과 맞물리는 드라이빙 기어(474)를 포함할 수 있다.
상기 냉각수단(400)은 높은 온도의 고온 브리켓 철이 냉각수로 인해 냉각되면서 발생한 수증기로 인해 냉각수단(400) 몸체(410) 내부의 온도가 상승하거나, 고온 브리켓 철의 냉각에 어려움을 줄 수 있다. 따라서, 냉각수단(400)은 수증기 배출을 위한 펌프를 구비하여 수증기를 냉각수단(400)의 외부로 방출할 수 있다.
상기 냉각수단(400)은 배출된 상기 고온 브리켓 철의 외부면에 잔류하는 냉각수(24)와 고온 브리켓 철(5)의 분리를 위한 스크린(450)을 상기 유출구(440)에 구비할 수 있다. 따라서 냉각된 고온 브리켓 철(5)은 스크린(450)으로 인해 잔류 냉각수(24)로부터 분리되어 이송장치(500)로 이송되어, 저장공간으로 이동할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 직접환원철을 냉각 및 이송시키는 공급수단;
    상기 이송된 직접환원철을 분쇄하여 일정량 배출하는 정량배출수단;
    상기 정량 배출된 직접환원철을 고온 압축하여 고온 브리켓 철로 성형하는 고온 브리켓 성형수단; 및
    상기 고온 브리켓 철을 냉각시키는 원통형의 냉각수단;을 포함하되,
    상기 냉각수단은, 고온 브리켓 철의 이송을 위한 이송스크류 또는 블레이드와 냉각수 분사노즐을 원통형 몸체 내부에 구비하고, 상기 몸체는 일측에 상기 고온 브리켓 철이 유입되며 냉각수가 배출되는 유입구와 타측에 냉각된 고온 브리켓 철이 배출되는 유출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 고온 브리켓 철의 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각수단은, 상기 냉각수 분사 노즐이 상기 유출구와 근접한 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 고온 브리켓 철의 제조장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각수단은, 상기 유출구를 상향으로 한 경사가 이루어지는 것을 특징으로 하는 고온 브리켓 철의 제조장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각수단은, 배출된 상기 고온 브리켓 철의 외부면에 잔류하는 냉각수와 고온 브리켓 철의 분리를 위한 스크린을 상기 유출구에 구비하는 것을 특징으로 하는 고온 브리켓 철의 제조장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각수단은, 상기 몸체의 회전을 위한 회전유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 고온 브리켓 철의 제조장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각수단은, 상기 유입구에 막음판을 구비하여 상기 몸체 내부에 위치하는 냉각수의 수위를 확보하는 것을 특징으로 하는 고온 브리켓 철의 제조장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고온 브리켓 성형수단은, 직접환원철을 고온 압축하는 브리켓팅 롤과 상기 브리켓팅 롤의 압력을 조절하는 유압기를 포함하는 고온 브리켓 장치및 고온 압축하여 성형된 고온 브리켓 철을 분리하는 세퍼레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 브리켓 철의 제조장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 정량배출수단은, 상기 직접환원철을 일정 크기로 분쇄하는 분쇄기와, 분쇄된 직접환원철을 임시 저장 또는 배출하는 스토리지 빈과, 배출된 직접환원철의 이동을 전환하는 다이버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 브리켓 철의 제조장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급수단은, 직접환원철을 간접냉각하며 이송하는 냉각기와, 냉각된 직접환원철의 이송을 위한 버킷(bucket)을 구비하는 컨베이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 브리켓 철의 제조장치.
PCT/KR2019/011238 2019-05-03 2019-09-02 고온 브리켓 철의 제조장치 WO2020226234A1 (ko)

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