KR101749081B1

KR101749081B1 - 소결장치 및 소결방법

Info

Publication number: KR101749081B1
Application number: KR1020150147699A
Authority: KR
Inventors: 정병준
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2015-10-23
Filing date: 2015-10-23
Publication date: 2017-06-20
Also published as: KR20170047503A

Abstract

본 발명은 하측으로 소결원료를 공급하는 공급유닛, 상기 공급유닛의 하측에 위치하고, 소결원료가 장입되도록 내부에 공간이 형성되는 대차, 상기 대차 내 소결원료로 화염을 분사하도록 상기 대차의 이동경로 상에 설치되는 점화로, 상기 대차의 하부에서 공기를 흡입하도록 상기 이동경로를 따라 배치되는 복수의 윈드박스; 및 상기 공급유닛과 상기 점화로 사이에 위치하고, 대차 내 소결원료의 밀도를 조절하도록 상기 이동경로 상에서 상기 대차의 이동방향과 교차하는 방향으로 설치되는 조절유닛을 포함하고, 대차의 폭방향으로 원료의 밀도를 조절하여 소결 생산성 및 소결 회수율을 향상시킬 수 있다.

Description

소결장치 및 소결방법{Apparatus and Method for Manufacturing Sintered Ore}

본 발명은 소결장치 및 소결방법에 관한 것으로, 상세하게는 대차의 폭방향으로 원료의 밀도를 조절하여 소결 생산성 및 소결 회수율을 향상시킬 수 있는 소결장치 및 소결방법에 관한 것이다.

일반적으로, 소결공정은 철광석을 고로에서 사용하기 쉽도록 가공하여 소결광을 제조하는 공정이다. 즉, 철광석에 코크스, 연료, 석회석, 및 부원료를 혼합한 후 소결시켜 소결광을 제조할 수 있다.

이러한 소결공정은 다음과 같은 순서로 진행될 수 있다. 우선, 철광석과 연료, 크크스 및 부원료 등이 혼합된 원료를 대차에 일정 높이로 장입시킨다. 그 다음, 원료의 상층부를 점화한 후 하측으로부터 공기를 강제 흡인하면 원료의 소결이 진행되어 소결광이 제조된다. 이후, 고로 내 장입 및 반응에 용이한 입도를 갖는 소결광은 고로로 이송되고, 크기가 작은 소결광은 반광으로 분류되어 소결원료로 다시 사용된다.

이때, 장입슈트를 이용하여 대차 내로 원료를 장입하는 과정 중, 원료가 장입슈트에 부착될 수 있다. 부착된 원료는 다른 원료의 이동을 방해하기 때문에, 장입슈트의 원료가 부착된 부분을 통과하는 원료의 양과 원료가 부착되지 않은 부분을 통과하는 원료의 양에 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 원료가 부착된 상태에서 장입슈트를 이용하여 대차 내로 원료를 장입하면, 원료가 폭방향으로 불균일하게 장입될 수 있다.

그러나 종래에는 대차 내로 불균일하게 장입된 원료가 균일해지도록 조절할 수 없었다. 이에, 원료가 불균일한 상태에서 소성되어 소결 생산성 및 소결 회수율이 저하되는 문제가 발생하였다.

KR

2004-0056083

A

본 발명은 대차의 폭방향으로 원료의 밀도를 조절할 수 있는 소결장치 및 소결방법을 제공한다.

본 발명은 소결 생산성 및 소결 회수율을 향상시킬 수 있는 소결장치 및 소결방법을 제공한다.

본 발명은 하측으로 소결원료를 공급하는 공급유닛; 상기 공급유닛의 하측에 위치하고, 소결원료가 장입되도록 내부에 공간이 형성되는 대차; 상기 대차 내 소결원료로 화염을 분사하도록 상기 대차의 이동경로 상에 설치되는 점화로; 상기 대차의 하부에서 공기를 흡입하도록 상기 이동경로를 따라 배치되는 복수의 윈드박스; 및 상기 공급유닛과 상기 점화로 사이에 위치하고, 대차 내 소결원료의 밀도를 조절하도록 상기 이동경로 상에서 상기 대차의 이동방향과 교차하는 방향으로 설치되는 조절유닛을; 포함한다.

상기 조절유닛은, 상기 대차의 이동방향과 교차하는 방향으로 연장되는 플레이트; 및 상기 플레이트를 상하로 이동시키도록 상기 플레이트와 연결되는 구동기를; 포함한다.

상기 조절유닛은, 상기 소결원료를 가압하도록 상기 플레이트의 하부에 연결되는 가압롤을 더 포함한다.

상기 조절유닛은 복수개가 구비되어 상기 대차의 이동방향과 교차하는 방향으로 배치된다.

상기 이동경로 상에서 대차 내부의 공기 유속을 측정하도록 상기 대차의 이동방향과 교차하는 방향으로 배치되는 복수의 유속측정유닛을 더 포함하고, 상기 복수의 유속측정유닛 각각은 상기 대차의 이동경로 상에서 상기 복수의 조절유닛 각각에 대응하여 배치된다.

상기 유속측정유닛은 상기 윈드박스의 상측에 배치된다.

상기 유속측정유닛에 연결되고 상기 조절유닛의 작동을 제어하는 제어유닛을 더 포함한다.

본 발명은 소결광을 제조하는 소결방법으로서, 이동경로를 따라 이동하는 대차의 내부로 소결원료를 장입하는 과정; 상기 소결원료를 점화하는 과정; 상기 소결원료의 하부방향으로 공기를 흡입하고, 상기 대차의 이동방향과 교차하는 방향으로 복수의 위치에서 소결원료의 밀도를 감지하여 이상 여부를 판단하는 과정; 및 상기 소결원료의 밀도에 이상이 발생하면 상기 대차 내 소결원료의 밀도를 조절하는 과정을; 포함한다.

상기 소결원료의 밀도를 감지하는 과정은, 상기 대차 내부의 공기의 유속을 측정하고, 측정된 유속값을 이용하여 상기 밀도를 예측하는 과정을 포함한다.

상기 이상 여부를 판단하는 과정은, 복수의 위치에서 측정된 유속값들 중 최소값과 나머지 값들을 비교하는 과정; 및 상기 나머지 값들 중 적어도 어느 하나가 상기 최소값의 1.1배 이상이면 이상 판단을 하는 과정을 포함한다.

상기 소결원료의 밀도를 조절하는 과정은, 복수의 위치에서 측정된 유속값들 중 최소값보다 큰 유속값이 측정된 부분과 대응하는 부분의 소결원료를 가압하는 과정을 포함한다.

본 발명의 실시 예들에 따르면, 복수의 위치에서 원료 내부의 공기의 유속을 측정하여 위치에 따른 원료의 밀도 차이를 감지할 수 있다. 이에, 소결공정 중 대차 내로 원료가 균일하게 장입되었는지 실시간으로 모니터링할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 대차의 폭방향으로 복수의 위치에서 원료의 밀도를 조절할 수 있다. 이에, 대차 내 원료의 밀도가 균일하지 않으면 이를 조절하여 원료의 밀도가 폭방향으로 균일해지도록 조절할 수 있다. 따라서, 대차 내 원료를 균일하게 소성하여 소결 회수율 및 소결 생산성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소결장치를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공급유닛 및 점화로의 구조를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 조절유닛, 유속측정유닛, 및 제어유닛의 구조를 나타내는 평면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 조절유닛들의 작동을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 소결방법을 나타내는 플로우 차트.
도 6은 종래의 소결원료 내부의 공기의 유속 및 본 발명의 실시 예에 따른 소결원료 내부의 공기의 유속을 나타내는 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 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. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소결장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공급유닛 및 점화로의 구조를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 조절유닛, 유속측정유닛, 및 제어유닛의 구조를 나타내는 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 조절유닛들의 작동을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 소결장치는, 하측으로 소결원료를 공급하는 공급유닛(10), 상기 공급유닛(10)의 하측에 위치하고, 소결원료가 장입되도록 내부에 공간이 형성되는 대차(20), 상기 대차(20) 내 소결원료로 화염을 분사하도록 상기 대차(20)의 이동경로 상에 설치되는 점화로(30), 상기 대차(20)의 하부에서 공기를 흡입하도록 상기 이동경로를 따라 배치되는 복수의 윈드박스(40), 및 상기 공급유닛(10)과 상기 점화로(30) 사이에 위치하고, 대차(20) 내 소결원료의 밀도를 조절하도록 상기 이동경로 상에서 상기 대차(20)의 이동방향과 교차하는 방향으로 배치되는 조절유닛(100)을 포함한다.

또한, 소결장치는, 상기 윈드박스(40)에서 흡입된 가스를 배출하는 가스배출유닛(50), 소결원료 내부의 공기의 유속을 측정하는 유속측정유닛(200), 및 유속측정유닛(200)에 연결되어 조절유닛(100)의 작동을 제어하는 제어유닛(300)을 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 공급유닛(10)은 대차(20)의 상측에 배치되고, 대차(20)의 이동경로 상에서 하측의 대차(20)로 소결원료를 공급하는 역할을 한다. 공급유닛(10)은, 상부광을 공급하는 제1 공급부(12), 및 철광석과 코크스 등이 혼합된 배합원료를 공급하는 제2 공급부(11)를 포함할 수 있다.

제1 공급부(12)는, 내부에 상부광이 저장되는 상부광 호퍼일 수 있다. 제1 공급부(12)는 제2 공급부(11)의 전방에 배치되어 제2 공급부(11)보다 먼저 대차(20) 내로 상부광을 공급할 수 있다. 따라서, 대차(20) 내에서 상부광의 상부에 배합원료가 장입될 수 있다. 즉, 배합원료가 대차(20)의 하부에 쉽게 부착될 수 있다. 이에, 대차(20)의 하부를 상부광으로 채워넣은 다음 배합원료를 공급하여 배합원료가 대차(20)의 하부에 부착되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.

제2 공급부(11)는, 철광석 원료와 열원인 코크스 등이 혼합되어 조립된 배합원료가 저장되는 써지호퍼(11a), 써지호퍼(11a)의 하측에 배치되어 배합원료를 2차로 혼합하여 배출하는 드럼믹서(11b), 및 드럼믹서(11b) 일측에 배치되어 배합원료의 이동경로를 형성하고 경사면을 가지는 장입슈트(11c)를 포함할 수 있다.

써지호퍼(11a) 내 배합원료가 드럼믹서(11b)로 공급되면, 배합원료가 드럼믹서(11b) 내에서 혼합된 후 배출되어 장입슈트(11c)를 통해 대차(20)의 내부로 안내될 수 있다. 이때, 배합원료는 장입슈트(11c)를 통해서 입도 및 밀도 차이에 따른 편석을 일으켜 대차(20) 내로 장입될 수 있다. 그러나 공급유닛(10)의 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다. 여기서 소결원료는 제1 공급부(12)를 통해 제공되는 상부광과 제2 공급부(11)를 통해 제공되는 배합원료를 지칭한다.

대차(20)는 내부에 소결원료가 수용되는 공간을 형성하고, 복수개가 궤도에 설치되어 일방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 대차(20)는 무한궤도방식으로 회전하도록 폐루프를 형성하여 상부측의 이동경로와 하부측의 회차경로를 따라 이동할 수 있다. 이동경로에서는 대차(20) 내부에 소결원료를 장입하여 소결원료를 소결시키고, 회차경로에서는 소결광을 배광한 빈 대차(20)를 이동시켜 소결공정을 위해 상측의 이동경로로 회차시킨다.

이동경로는 길이방향으로 연장형성될 수 있다. 이동경로는, 최전방의 위치하고 상기 공급유닛(10)이 배치되는 장입구간, 장입구간의 후방에 위치되고 상기 점화로(30)가 배치되는 점화구간, 및 점화구간의 후방에 위치하고 상기 소결원료가 소결되는 소결구간을 포함한다.

즉, 장입구간은 이동경로 중 대차(20) 내로 소결원료가 장입 또는 급광되는 구간이고, 점화구간은 대차(20) 내의 소결원료를 점화시키는 구간이고, 소결구간은 소결원료의 하부방향으로 공기를 흡입하여, 소결원료의 상부면에 점화된 화염을 하부로 이동시키면서 소결원료를 소결시키는 구간일 수 있다. 이때, 대차(20)는 이동경로의 전방에서 후방으로 이동할 수 있다.

점화로(30)는 대차(20)의 이동경로 중 점화구간 상에 배치된다. 또한, 점화로(30)는 대차(20)의 이동방향을 기준으로 공급유닛(10)의 후방에 배치되어 하측으로 화염을 분사할 수 있다. 이에, 공급유닛(10)에 의해 소결원료가 채워진 대차(20) 내부로 점화로(30)가 화염을 분사하여 소결원료를 착화시킬 수 있다.

윈드박스(40)는 대차(20)의 하부에 배치되어 복수개가 이동경로를 따라 일렬로 배치될 수 있다. 즉, 윈드박스(40)는 점화로(30)와 소결원료가 대차(20)로부터 배출되는 구간 사이에 걸쳐 구비될 수 있다.

또한, 윈드박스(40)는 대차(20)의 하부방향으로 공기를 흡입한다. 이에, 대차(20)를 윈드박스(40) 상에서 이동시키면 대차(20)의 상부 공기가 대차(20) 내부의 소결원료를 통과하여 하부의 윈드박스(40)로 흡입될 수 있다. 따라서, 윈드박스(40)로 흡입되는 공기에 의해 대차(20) 내 소결원료의 상부면에 착화된 화염이 하부로 이동하면서 소결원료 전체가 소결될 수 있다. 그러나, 윈드박스(40)가 구비되는 구간은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

가스배출유닛(50)은 복수의 윈드박스(40)와 연결되어 윈드박스(40)에 흡입력을 제공하고, 흡입된 공기를 외부로 배출하는 역할을 한다. 또한, 가스배출유닛(50)은, 복수의 윈드박스(40)의 하부에 연결되고 내부에 공기가 수용되며 이동할 수 있는 공간을 형성하는 흡입배관(51), 흡입배관(51)에 구비되는 집진기(52), 흡입된 공기의 이동방향을 기준으로 집진기(52)의 후방에 배치되는 블로어(53), 및 블로어(53) 후방에 배치되는 굴뚝(54)을 포함한다. 이때, 공기는 흡입배관(51) 내에서 공기가 이동하는 경로를 따라 전방에서 후방으로 이동할 수 있다.

블로어(53)가 흡입력을 발생시키면, 윈드박스(40)를 통해 공기가 흡입되고, 흡입된 공기는 흡입배관(51)을 따라 블로어(193) 측으로 이동할 수 있다. 그 다음, 공기는 집진기(52)를 통과하여 여과된 후 블로어(53)를 지나 굴뚝(54)으로 외부로 배출될 수 있다. 즉, 블로어(53)가 윈드박스(40) 내부에 음압을 형성함으로써 대차(20) 상부의 공기를 흡입할 수 있다.

이때, 소결 생산성 및 소결 회수율을 향상시키기 위해서는 대차(20) 내로 균일한 밀도로 소결원료를 공급하는 것이 중요하다. 그러나 장입슈트(11c)를 이용하여 대차(20) 내로 소결원료를 장입하는 과정 중, 소결원료가 장입슈트(11c)에 부착될 수 있다.

부착된 소결원료는 다른 소결원료의 이동을 방해하기 때문에, 장입슈트(11c)의 소결원료가 부착된 부분을 통과하는 소결원료의 양과 소결원료가 부착되지 않은 부분을 통과하는 소결원료의 양에 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 소결원료가 부착된 상태에서 장입슈트(11c)를 이용하여 대차(20) 내로 소결원료를 장입하면, 소결원료가 폭방향으로 불균일하게 장입될 수 있고, 대차(20) 내에서 소결원료의 밀도 불균일해질 수 있다. 이에, 본 발명의 실시 예에 따른 유속측정유닛(200) 및 조절유닛(100)을 구비하여 대차(20) 내 소결원료의 밀도를 모니텅하고 조절할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 조절유닛(100)은 대차(20)의 이동경로 상에 배치되고, 복수개가 구비되어 대차(20)의 이동방향과 교차하는 방향 또는, 대차(20)의 폭방향으로 배치되어 대차(20) 내 원료의 밀도를 복수의 위치에서 각각 조절할 수 있다. 조절유닛(100)은, 대차(20)의 이동방향과 교차하는 방향으로 연장되는 플레이트(110), 및 상기 플레이트(110)를 상하로 이동시키도록 상기 플레이트(110)와 연결되는 구동기(120)를 포함하고, 구동기(120)를 지지하는 지지부재(140), 및 상기 소결원료를 가압하도록 플레이트(110)의 하부에 연결되는 가압롤(130)을 더 포함할 수 있다.

지지부재(140)는 공급유닛(10)과 점화로(30) 사이에 배치될 수 있다. 지지부재(140)는 대차(20)의 이동방향과 교차하는 방향(또는, 대차(20)의 폭방향)으로 연장되는 프레임 형태로 형성되어 대차(20)의 상측에서 구동기(120) 등을 지지해줄 수 있다. 즉, 복수의 조절유닛(100)의 지지부재(140)들이 일체형으로 연결되어 하나의 프레임을 형성할 수 있다. 그러나 지지부재(140)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

구동기(120)는 실린더일 수 있고, 플레이트(110)와 연결되어 플레이트(110)를 지지하며, 플레이트(110)를 상하로 이동시킬 수 있다. 구동기(120)는 바디 부분이 지지부재(140)에 고정되고, 로드 부분이 대차(20)의 내부를 향하여 상하로 전후진할 수 있다. 또한, 복수의 조절유닛(100)의 구동기(120)들은 지지부재(140)의 연장방향을 따라 일렬로 이격되어 배치될 수 있다.

플레이트(110)는 면적을 가지는 사각형의 판 형태로 형성될 수 있다. 또한, 플레이트(110)는 구동기(120)의 로드 부분과 연결되어 상하로 이동할 수 있다. 따라서, 플레이트(110)를 하측으로 이동시키면 대차(20) 내부의 원료에 하측으로 압력을 가할 수 있다.

복수의 조절유닛(100)의 플레이트(110)들은 지지부재(140)의 연장방향을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 이러한 플레이트(110)들의 총 폭은 대차(20)의 내측 폭 이하일 수 있다. 이에, 플레이트(110)들이 대차(20) 내로 삽입될 수 있다. 또한, 플레이트(110)들은 연장된 길이만큼 대차(20) 내에서 구간별로 소결원료를 누를 수 있는 면적을 가질 수 있다. 그러나 플레이트(110)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

가압롤(130)은 플레이트(110)의 하부에 연결될 수 있다. 가압롤(130)은 대차(20)의 폭방향으로 연장형성될 수 있고, 중심축을 기준으로 회전가능하게 설치될 수 있다. 이에, 플레이트(110)를 하측으로 이동시키면 가압롤(130)도 함께 하측으로 이동하여 하측의 소결원료를 누르거나 가압할 수 있다. 따라서, 소결원료의 가압롤(130)에 의해 눌려진 부분은 압축되면서 밀도가 증가할 수 있다.

또한, 가압롤(130)이 회전할 수 있기 때문에, 플레이트(110)의 하측을 통과하는 원료와의 마찰을 감소시킬 수 있다. 따라서, 가압롤(130)은 원료를 가압하면서 원료가 원활하게 플레이트(110)의 하측을 통과하도록 유도할 수 있다. 그러나 가압롤(130)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

유속측정유닛(200)은 점화로(30)의 후방에 배치되어 이동경로 상에서 대차(20) 내 소결원료 내부의 공기의 유속을 측정할 수 있다. 즉, 유속측정유닛(200)은 윈드박스(40)의 상측에 배치되어 윈드박스(40)로 흡입되는 공기의 유속을 측정할 수 있다. 또한, 유속측정유닛(200)은 조절유닛(100)이 구비되는 만큼 복수개가 구비되어 대차(20)의 이동방향과 교차하는 방향(또는, 대차의 폭방향)을 따라 일렬로 배치될 수 있다.

유속측정유닛(200)은 공기의 유속을 감지할 수 있는 센서(210), 내부에 센서(210)를 수용할 수 있는 공간이 형성되는 지지프레임(220), 및 지지프레임(220)에 연결되어 센서(210)와 지지프레임(220)을 대차(20)의 이동방향을 따라 전후로 이동시키는 제1 구동부(미도시), 및 지지프레임(220)에 연결되어 센서(210)와 지지프레임(220)을 상하로 이동시키는 제2 구동부(미도시)를 포함할 수 있다.

센서(210)는 열선 타입의 유속을 측정하는 센서일 수 있다. 그러나 센서(210)의 종류는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

지지프레임(220)은 상하방향으로 연장되는 원통 형태로 형성될 수 있다. 지지프레임(220)의 하부에는 센서(210)가 삽입될 수 있는 삽입홈이 형성될 수 있다. 이에, 센서(210)는 지지프레임(220) 내부에 설치될 수 있고, 지지프레임(220)은 센서(210)를 지지하고 외부로부터 보호할 수 있다.

또한, 지지프레임(220)의 하단에는 신장수축 가능한 재질로 형성된 접지판(미도시)이 구비될 수 있다. 이에, 지지프레임(220)의 하단이 대차(20) 내 소결원료와 접촉하여도 접지판이 충격을 흡수하고, 지지프레임(220)이 마모되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 그러나 지지프레임(220)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있고, 접지판의 재질도 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

제1 구동부는 모터 또는 실린더일 수 있고, 지지프레임(220)과 연결되어 지지프레임(220)을 전후로 이동시키는 역할을 한다. 이에, 대차(20)가 소결원료를 적재하고 이동하는 경우, 제1 구동부가 지지프레임(220)을 대차(20)의 속도의 맞추어 전진 또는 후진시켜 센서(210)가 대차(20)를 따라 이동하면서 소결원료의 어느 한 부분에서의 공기 유속을 측정할 수 있다.

제2 구동부는 모터 또는 실린더일 수 있고, 지지프레임(220)과 연결되어 지지프레임(220)을 전후로 이동시키는 역할을 한다. 이에, 소결원료 내부의 공기 유속을 측정하는 경우, 제2 구동부가 지지프레임(220)을 하측으로 이동시켜 소결원료의 상부면에 밀착시킬 수 있다. 따라서, 지지프레임(220)의 하부에 형성된 삽입홈이 소결원료의 상부면에 막혀 센서(210)가 소결원료에 근접한 상태에서 소결원료 내부의 유속을 정확하게 측정할 수 있다.

반대로, 유속을 측정하지 않을 때는 제2 구동부가 지지프레임(220)을 상측으로 이동시켜 대차(20)로부터 지지프레임(220)을 이격시킬 수 있다. 또는, 제1 구동부에 의해 지지프레임(220)이 전진 또는 후진할 수 있는 최대거리만큼 이동하면 제2 구동부가 지지프레임(220)을 상측으로 이동시킬 수도 있다.

즉, 지지프레임(220)이 최대 이동거리만큼 이동하면 더 이상 전진 또는 후진할 수 없기 때문에, 이동하는 대차(20) 내 원료로부터 충격을 받아 파손될 수 있다. 따라서, 대차(20)가 이동하는 상태에서 지지프레임(220)이 대차(20)를 따라 이동할 수 없는 상태가 되면 제2 구동부가 지지프레임(220)을 상측으로 이동시킬 수 있다. 그러나 제1 구동부 및 제2 구동부의 작동방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

한편, 유속측정유닛(200)은 대차(20)의 이동경로 상에 설치되는 오버브릿지(70)에 고정될 수도 있다. 오버브릿지(70)는 대차(20)의 이동방향과 교차하는 방향으로 연장형성되어 대차(20)의 표면 상태를 관찰하기 위해 이동경로 상에 설치된 것으로, 유속측정유닛(200)을 대차(20)의 상측에서 지지해줄 수 있다. 이때, 복수의 유속측정유닛(200) 각각은 대차(20)의 이동경로 상에서 복수의 조절유닛(100) 각각에 대응하여 배치될 수 있다. 즉, 각 유속측정유닛(200)은 대차(20)의 이동방향을 기준으로 각 조절유닛(100)과 동일선상에 위치하여 일대일 대응되게 배치될 수 있다. 따라서, 유속측정유닛(200)에서 측정된 유속값 중 이상이 있는 부분과 대응하는 위치의 조절유닛(100)을 작동시킬 수 있다. 그러나 유속측정유닛(200)의 위치 및 고정방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

제어유닛(300)은 유속측정유닛(200)과 연결되어 측정된 유속값에 따라 조절유닛(100)의 작동을 제어할 수 있다. 제어유닛(300)은, 상기 복수의 유속측정유닛(200)과 연결되는 송수신부(310), 상기 유속측정유닛(200)에서 측정된 유속값들을 비교하여 이상여부를 판단하는 비교부(320), 및 비교부(320)의 판단에 따라 조절유닛(100)의 작동을 제어하는 제어부(330)를 포함할 수 있다.

송수신부(310)는 복수의 유속측정유닛(200)과 연결되어 위치에 따른 소결원료 내 공기의 유속정보를 주고받을 수 있다. 즉, 송수신부(310)는 대차(20)의 폭방향에 따른 위치별 소결원료 내부의 공기의 유속값들을 유속측정유닛(200)들로부터 얻을 수 있다.

비교부(320)는 송수신부(310)와 연결되어 대차(20)의 폭방향에 따른 위치별 대차(20) 내부의 공기의 유속값 정보들을 전달받는다. 또한, 비교부(320)는 전달받은 유속값들을 비교하여 소결원료의 밀도가 작은 부분을 확인할 수 있다. 즉, 대차(20) 내 소결원료의 밀도가 작은 부분은 공기가 쉽게 통과할 수 있기 때문에 유속이 빠르게 감지되고, 소결원료의 밀도가 큰 부분은 공기가 쉽게 통과할 수 없기 때문에 유속이 느리게 감지된다.

따라서, 소결원료의 밀도와 반비례로 측정되는 대차(20) 내 공기의 유속값들을 이용하여 위치별 소결원료의 밀도를 간접적으로 예측 또는 산출할 수 있다. 이에, 복수의 위치에서 측정된 유속값을 비교하면 소결원료가 대차(20) 내에 균일한 밀도로 장입되었는지 확인할 수 있다.

비교부(320)는, 측정된 복수의 유속값 중 최소값과 나머지 값들을 비교할 수 있다. 예를 들어, 비교부(320)는 최소값을 제외한 나머지 값들 중 적어도 어느 하나가 상기 최소값의 1.1배 이상인지 비교할 수 있다. 이에, 나머지 값들 중 최소값보다 1.1배 큰 값이 있으면, 소결원료의 밀도에 이상이 있다고 판단할 수 있다. 즉, 소결원료의 유속이 빠른 부분의 밀도가 다른 부분의 밀도에 비해 작다고 예측하여, 소결원료가 대차(20) 내로 폭방향을 기준으로 균일하게 장입되지 못했다고 판단할 수 있다. 그러나 비교의 기준이 되는 값은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

제어부(330)는 비교부(320)와 연결되어 비교부(320)의 판단에 따라 구동기(120)들의 작동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(330)는 복수의 유속측정유닛(200) 중 다른 유속측정유닛에 비해 빠른 유속이 검출된 유속측정유닛과 동일선상에 위치한 구동기를 작동시켜 플레이트와 가압롤을 하측으로 이동시킬 수 있다. 이에, 가압롤(130)이 소결원료 중 공기의 유속이 빠른 부분을 압축하여 소결원료의 밀도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 소결원료의 압축된 부분으로 공기가 쉽게 통과하지 못해 공기의 유속이 감소하면서, 소결원료 전체에서 공기의 유속이 균일해질 수 있다. 즉, 소결원료의 밀도가 대차(20)의 폭방향으로 균일해질 수 있다.

예를 들어, 5개의 조절유닛(100)이 구비되어 대차(20)의 폭방향으로 좌측부터 우측 순서로 제1 조절유닛(100a), 제2 조절유닛(100b), 제3 조절유닛(100c), 제4 조절유닛(100d), 및 제5 조절유닛(100f)이 배치될 수 있고, 대차(20)의 폭방향으로 소결원료의 밀도를 각각의 위치에서 각각 조절할 수 있다. 이때, 도 4의 (a)와 같이 소결원료의 중심부에서는 느린 유속이 측정되고, 외곽부에서는 빠른 유속이 측정되는 경우, 5개의 조절유닛(100) 중 외곽에 배치되는 2개의 조절유닛 즉, 제1 조절유닛(100a)과 제5 조절유닛(100f)을 작동시켜 가압롤을 하측으로 이동시킬 수 있다. 이에, 빠른 유속이 측정된 부분이 압축되어 유속이 감소하고, 밀도가 증가할 수 있다.

반대로, 도 4의 (b)와 같이 소결원료의 외곽부에서는 느린 유속이 측정되고, 중심부에서는 빠른 유속이 측정되는 경우, 5개의 조절유닛(100) 중 중심부에 배치되는 3개의 조절유닛 즉, 제2 조절유닛(100b), 제3 조절유닛(100c), 및 제4 조절유닛(100d)을 작동시켜 가압롤을 하측으로 이동시킬 수 있다. 이에, 빠른 유속이 측정된 부분이 압축되어 유속이 감소하고, 밀도가 증가할 수 있다.

또는, 도 4의 (c)나 (d)와 같이 소결원료의 좌측이나 우측에서는 빠른 유속이 측정되고, 다른 부분들에서는 느린 유속이 측정되는 경우, 5개의 조절유닛(100) 중 좌측에 배치되는 제1 조절유닛(100a) 또는 우측에 배치되는 제5 조절유닛(100f)만 작동시켜 가압롤을 하측으로 이동시킬 수 있다. 이에, 빠른 유속이 측정된 부분이 압축되어 유속이 감소하고, 밀도가 증가할 수 있다. 따라서, 소결원료의 밀도가 대차(20)의 폭방향으로 균일해질 수 있다. 그러나 조절유닛(100)이 구비되는 개수는 이에 한정되지 않고 3개나 7개 등 다양할 수 있다. 또한, 조절유닛(100)이 구비되는 개수가 증가할수록 대차(20)의 폭방향으로 소결원료의 밀도를 더욱 정밀하게 조절할 수 있다.

이처럼, 복수의 위치에서 소결원료 내부의 공기의 유속을 측정하여 위치에 따른 소결원료의 밀도 차이를 감지할 수 있다. 이에, 소결공정 중 대차(20) 내로 소결원료가 균일하게 장입되었는지 실시간으로 모니터링할 수 있다.

또한, 조절유닛(100)을 이용하여 대차(20)의 폭방향으로 복수의 위치에서 소결원료의 밀도를 조절할 수 있다. 이에, 대차(20) 내 소결원료의 밀도가 균일하지 않으면 이를 조절하여 소결원료의 밀도가 폭방향으로 균일해지도록 조절할 수 있다. 따라서, 대차(20) 내 소결원료를 균일하게 소성하여 소결 회수율 및 소결 생산성이 향상될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 소결방법을 나타내는 플로우 차트이고, 도 6은 종래의 소결원료 내부의 공기의 유속, 및 본 발명의 실시 예에 따른 소결원료 내부의 공기의 유속을 나타내는 그래프이다.

하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 소결방법에 대해 설명하기로 한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 소결방법은, 이동경로를 따라 이동하는 대차의 내부로 소결원료를 장입하는 과정, 상기 소결원료를 점화하는 과정, 상기 소결원료의 하부방향으로 공기를 흡입하고, 상기 대차의 이동방향과 교차하는 방향으로 복수의 위치에서 소결원료의 밀도를 감지하여 이상 여부를 판단하는 과정, 및 상기 소결원료의 밀도에 이상이 발생하면 상기 대차 내 소결원료의 밀도를 조절하는 과정을 포함한다.

우선, 복수의 대차(20)를 공급유닛(10)의 하측으로 순차적으로 통과시켜 공급유닛(10)을 통해 복수의 대차(20) 각각에 소결원료를 장입하여 원료층을 형성한다.(S100) 그 다음, 복수의 대차(20)가 점화로(30)의 하측을 순차적으로 통과하면 점화로(30)에 의해 원료층의 상부에 화염이 착화되고(S200), 각 대차(20)는 소결구간을 거쳐 소결원료를 소결시킨다.

즉, 대차(20)가 소결구간을 이동하는 과정에서, 소결구간 내에 배치되는 복수의 윈드박스(40)가 대차(20) 상부의 공기를 하부로 흡입하여 원료층 상부의 화염이 하측으로 이동하면서 원료를 연소시킨다. 그 다음, 소결이 완료된 원료 즉, 소결광은 대차(20)에서 배출된 후 쿨러(미도시)로 이송되어 냉각될 수 있다.

이때, 소결 생산성 및 소결 회수율을 향상시키기 위해서는 대차(20) 내로 균일한 밀도로 소결원료를 공급하는 것이 중요하다. 그러나 공급유닛(10)의 장입슈트(11c)를 이용하여 대차(20) 내로 소결원료를 장입하는 과정 중, 소결원료가 장입슈트(11c)에 부착될 수 있다.

부착된 소결원료는 다른 소결원료의 이동을 방해하기 때문에, 장입슈트(11c)의 소결원료가 부착된 부분을 통과하는 소결원료의 양과 소결원료가 부착되지 않은 부분을 통과하는 소결원료의 양에 차이가 발생할 수 있다. 이에, 소결원료가 부착된 상태에서 장입슈트(11c)를 이용하여 대차(20) 내로 소결원료를 장입하면, 소결원료가 폭방향으로 불균일하게 장입될 수 있고, 대차(20) 내에서 소결원료의 밀도 불균일해질 수 있다.

따라서, 윈드박스(40)를 이용하여 소결원료의 하부로 공기를 흡입하기 전 또는 흡입하는 중에 복수의 위치에서 소결원료의 밀도를 감지하여 소결원료의 밀도에 이상이 있는지 모니터링할 수 있다.(S300)

예를 들어, 대차(20)의 이동방향과 교차하는 방향(또는, 대차의 폭방향)을 따라 일렬로 배치되는 복수의 유속측정유닛(200)을 이용하여 복수의 위치에서 대차(20) 내부의 공기의 유속을 측정할 수 있고, 측정된 유속값을 이용하여 소결원료의 밀도를 예측할 수 있다. 즉, 대차(20) 내 소결원료의 밀도가 작은 부분은 공기가 쉽게 통과할 수 있기 때문에 유속이 빠르게 감지되고, 소결원료의 밀도가 큰 부분은 공기가 쉽게 통과할 수 없기 때문에 유속이 느리게 감지된다.

따라서, 소결원료의 밀도와 반비례로 측정되는 대차(20) 내 공기의 유속값들을 이용하여 위치별로 소결원료의 밀도를 간접적으로 예측 또는 산출할 수 있다. 이에, 복수의 위치에서 측정된 유속값을 비교하면 소결원료가 대차(20) 내에 균일한 밀도로 장입되었는지 확인할 수 있다.

예를 들어, 대차(20) 내 공기의 유속은 다음과 같이 측정될 수 있다. 우선, 지지프레임(220)을 하측으로 이동시켜 소결원료의 상부면에 밀착시킬 수 있다. 따라서, 지지프레임(220)의 하부에 형성된 삽입홈이 소결원료의 상부면에 막혀 센서(210)가 소결원료에 근접한 상태에 위치할 수 있다.

그 다음, 지지프레임(220)을 대차(20)의 속도의 맞추어 전진 또는 후진시킬 수 있다. 이에, 센서(210)가 대차(20)를 따라 이동하면서 소결원료의 어느 한 부분에서의 공기 유속을 측정할 수 있다. 따라서, 대차(20)의 폭방향으로 배치되는 복수의 유속측정유닛(200)의 센서(210)들이 소결원료의 정해진 부분 내에서의 공기 유속을 측정할 수 있다.

그 다음, 측정된 복수의 유속값 중 최소값과 나머지 값들을 비교할 수 있다. 예를 들어, 최소값을 제외한 나머지 값들 중 적어도 어느 하나가 최소값의 1.1배 이상인지 비교할 수 있다. 이에, 나머지 값들 중 최소값보다 1.1배 큰 값이 있으면, 소결원료의 밀도에 이상이 있다고 판단할 수 있다.(S400) 즉, 소결원료의 유속이 빠른 부분의 밀도가 다른 부분의 밀도에 비해 작다고 예측할 수 있다.

최소값보다 1.1배 이상 큰 값이 있으면, 최소값이 측정된 부분과 최소값의 1.1배 이상으로 측정된 부분에서 소결원료의 밀도가 서로 다르다고 판단할 수 있다. 즉, 최소값보다 1.1배 이상 큰 부분의 소결원료의 밀도가 최소값 부분의 소결원료의 밀도보다 작다고 판단하여 소결원료가 대차 내로 균일하게 장입되지 못했다고 판단할 수 있다. 한편, 최소값보다 1.1배 미만으로 큰 값이 있으면, 두 값에 대응하는 부분의 소결원료 밀도가 서로 균일하다고 판단할 수 있다. 그러나 비교의 기준이 되는 값은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

그 다음, 대차(20) 내에 소결원료가 균일하게 장입되지 못하였다고 판단되면, 최소값보다 유속값이 큰 부분과 대응하는 부분 즉, 밀도가 작은 부분을 가압롤(130)로 가압할 수 있다.(S500)

예를 들어, 대차(20) 내로 원료가 폭방향으로 균일하게 계속 장입되지 않을 수 있다. 이때, 조절유닛(100)과 유속측정유닛(200)은 원료의 이동방향으로 서로 이격되어 있지만 각각 대차(20)의 폭방향으로 밀도를 조절하거나 공기의 유속을 측정한다. 따라서, 조절유닛(100)의 후방에 위치한 유속측정유닛(200)에서 측정된 대차(20) 내 공기의 유속값이 전방의 소결원료에서부터 유지된다고 판단할 수 있다. 이에, 조절유닛(100)의 후방에 위치한 유속측정유닛(200)의 측정값에 따라 조절유닛(100)의 작동을 제어하면 소결원료의 밀도가 폭방향으로 균일해지도록 조절할 수 있다.

우선, 복수의 위치에서 측정된 유속값들 중 최소값보다 큰 유속값이 측정된 부분과 대응하는 부분의 소결원료를 가압할 수 있다. 즉, 복수의 유속측정유닛(200) 중 다른 유속측정유닛에 비해 빠른 유속이 검출된 유속측정유닛과 동일선상에 위치한 구동기를 작동시켜 플레이트와 가압롤을 하측으로 이동시킬 수 있다. 이에, 가압롤(130)이 소결원료 중 공기의 유속이 빠른 부분을 압축하여 소결원료의 밀도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 소결원료의 압축된 부분의 유속이 감소하고, 소결원료 전체에서 유속이 균일해질 수 있다. 즉, 소결원료의 밀도가 전체적으로 균일해져, 소결원료를 균일하게 소성할 수 있다.

예를 들어, 도 6의 (a)와 같이, 대차(20)의 폭방향에 따라 복수의 위치에서 측정된 대차(20) 내부의 공기의 유속값들 중 좌측과 중앙측의 유속이 우측의 유속에 비해 클 수 있다. 이에, 소결원료의 좌측과 중앙측의 밀도가 우측의 밀도에 비해 작아 소결원료의 밀도가 균일하지 못하다고 판단할 수 있다.

따라서, 소결원료의 좌측과 중앙측 부분을 가압하여 좌측과 중앙측의 밀도를 증가시킬 수 있다. 소결원료의 좌측과 중앙측의 밀도가 증가하면 내부로 공기가 이동하기 어려워져 공기의 유속이 감소할 수 있다. 이에, 도 6의 (b)와 같이, 소결원료의 좌측, 중앙측, 및 우측의 유속이 균일해지면서 대차(20) 내에서 소결원료의 밀도가 균일하게 조절될 수 있다.

하기의 표 1은 종래의 소결공정의 조업결과(비교예)와 본 발명의 실시 예에 따른 소결공정의 조업결과(실시예 1, 2, 3)를 비교하여, 소결 생산성, 소결 회수율, 소결광 강도, 및 소결 결합재비를 나타낸 표이다.

	비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3
소결 생산성 (t/d·m²)	33.0	33.8	34.2	34.1
소결 회수율 (%)	75.2	76.2	77.4	77.1
소결광 강도(SI) (%)	90.4	90.6	90.7	90.5
소결 결합재비 (kg/t-s)	60.5	59.1	58.0	58.2

표 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라 대차(20)의 폭방향으로 소결원료의 밀도가 균일해지도록 제어했을 때, 종래보다 소결 생산성, 소결 회수율, 및 소결광 강도는 향상되고, 소결 결합재비는 저감된 것을 확인할 수 있다. 이에, 소결원료의 밀도가 균일해지도록 제어하는 것이 소결광의 품질 및 소결공정의 효율을 향상시키는 확인할 수 있다.

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

10: 공급유닛 20: 대차
30: 점화로 40: 윈드박스
50: 가스배출유닛 100: 조절유닛
110: 플레이트 120: 구동기
130: 가압롤 200: 유속측정유닛
300: 제어유닛

Claims

하측으로 소결원료를 공급하는 공급유닛;
상기 공급유닛의 하측에 위치하고, 소결원료가 장입되도록 내부에 공간이 형성되는 대차;
상기 대차 내 소결원료로 화염을 분사하도록 상기 대차의 이동경로 상에 설치되는 점화로;
상기 대차의 하부에서 공기를 흡입하도록 상기 이동경로를 따라 배치되는 복수의 윈드박스;
상기 공급유닛과 상기 점화로 사이에 위치하고, 대차 내 소결원료의 밀도를 조절하도록 상기 이동경로 상에서 상기 대차의 이동방향과 교차하는 방향으로 설치되는 조절유닛; 및
상기 이동경로 상에서 대차 내부의 공기 유속을 측정하도록 상기 대차의 이동방향과 교차하는 방향으로 배치되는 복수의 유속측정유닛;을 포함하고,
상기 유속측정유닛은, 공기의 유속을 측정할 수 있는 센서, 및 상기 센서를 상기 대차의 속도에 맞추어 상기 대차의 이동방향으로 이동시킬 수 있는 구동부를 포함하는 소결장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조절유닛은,
상기 대차의 이동방향과 교차하는 방향으로 연장되는 플레이트; 및
상기 플레이트를 상하로 이동시키도록 상기 플레이트와 연결되는 구동기를; 포함하는 소결장치.
청구항 2에 있어서,
상기 조절유닛은, 상기 소결원료를 가압하도록 상기 플레이트의 하부에 연결되는 가압롤을 더 포함하는 소결장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조절유닛은 복수개가 구비되어 상기 대차의 이동방향과 교차하는 방향으로 배치되는 소결장치.
청구항 4에 있어서,
상기 복수의 유속측정유닛 각각은 상기 대차의 이동경로 상에서 상기 복수의 조절유닛 각각에 대응하여 배치되는 소결장치.
청구항 5에 있어서,
상기 유속측정유닛은 상기 윈드박스의 상측에 배치되는 소결장치.
청구항 5에 있어서,
상기 유속측정유닛에 연결되고 상기 조절유닛의 작동을 제어하는 제어유닛을 더 포함하는 소결장치.
소결광을 제조하는 소결방법으로서,
이동경로를 따라 이동하는 대차의 내부로 소결원료를 장입하는 과정;
상기 소결원료를 점화하는 과정;
상기 소결원료의 하부방향으로 공기를 흡입하고, 상기 대차의 이동방향과 교차하는 방향으로 복수의 위치에서 소결원료의 밀도를 감지하여 이상 여부를 판단하는 과정; 및
상기 소결원료의 밀도에 이상이 발생하면 상기 대차 내 소결원료의 밀도를 조절하는 과정을; 포함하고,
상기 소결원료의 밀도를 감지하는 과정은, 공기 유속을 측정하는 센서를 상기 대차의 속도에 맞추어 상기 대차의 이동방향을 따라 이동시키면서 상기 대차 내부의 공기의 유속을 측정하고, 측정된 유속값을 이용하여 상기 밀도를 예측하는 과정을 포함하는 소결방법.
삭제
청구항 8에 있어서,
상기 이상 여부를 판단하는 과정은,
복수의 위치에서 측정된 유속값들 중 최소값과 나머지 값들을 비교하는 과정; 및
상기 나머지 값들 중 적어도 어느 하나가 상기 최소값의 1.1배 이상이면 이상 판단을 하는 과정을 포함하는 소결방법.
청구항 8에 있어서,
상기 소결원료의 밀도를 조절하는 과정은,
복수의 위치에서 측정된 유속값들 중 최소값보다 큰 유속값이 측정된 부분과 대응하는 부분의 소결원료를 가압하는 과정을 포함하는 소결방법.