고로 상부 장입 시스템 최적화: 투벨, 벨레스, 짐벌 기술 비교

고로 상부 장입 시스템의 진화

고로(BF) 발전사에서 주요 기술적 개선 중 하나는 장입 설비 설치였습니다. 원래 원료는 터널 헤드를 통해 개방된 스택 입구에 투입되었습니다. 고로 조업자들은 개방형 상부 노가 두 가지 단점이 있음을 깨달았습니다. 첫째, 스택에서 배출되는 인화성 가스를 포집해 보일러 연료로 사용할 수 없었고, 둘째, 원료 장입 분포가 고로 조업 비효율을 초래했습니다. 1832년 독일에서 가스 포집을 위한 첫 시도로 장입 구멍 위에 힌지 덮개를 설치하여 원료를 손수레로 투입할 때만 열리도록 했습니다. 또한 상부 스택 측면에 개구부를 두고 다운컴머(down comer) 파이프를 연결해 고로 가스를 지상으로 이송해 보조 설비에서 연소시켰습니다.

원료 장입으로 인한 고로 비효율 문제는 더 복잡한 해결책이 필요했으며 여러 단계로 진화했습니다. 이 비효율의 원인은 높은 연료비로 나타났는데, 미세 입자가 고로 중심의 장입 구멍으로 투입되면 힙(heap) 중심에 머무르고 조대 입자는 노 벽 쪽으로 굴러내려갔기 때문입니다. 이로 인해 고로 주변부 투과성이 높아져 대부분의 가스와 열이 벽면을 따라 상승했습니다. 이는 고로 조업에 해로웠는데, 중심부 재료가 보시 영역에 도달할 때 용융 준비가 안 된 상태였고, 동시에 벽면 과다 가스 흐름으로 라이닝 마모가 증가했습니다.

컵 앤 콘(Columb and Cone) 장치의 도입

이 부담 분배 문제 해결의 첫 시도는 '컵 앤 콘' 장입 장치 도입이었습니다. 이는 노 상부 장입 구멍에 고정된 역원추형 주철 깔때기로, 직경이 목(throat) 직경의 약 50%였습니다. 콘 내부에는 풀크럼 빔에 매달린 주철 컵이 카운터웨이트 반대편에 있었고, 윈치로 카운터웨이트를 당겨 컵을 수동으로 올렸습니다. 이 장치는 가스 포집에는 성공했으나 여전히 많은 조대 입자가 벽으로 굴러갔습니다. 다음 개선으로 주철 단절콘(truncated cone)을 노 내부에 매달았습니다. 이로써 원료 힙의 피크가 벽 쪽으로 이동해 조대 입자도 중심으로 굴러갈 수 있게 되어 중심부 투과성과 가스 흐름이 개선되었습니다.

벨 타입 상부의 등장

장입 진화의 다음 단계로 컵 앤 콘을 완전히 없애고 아래쪽으로 열린 역원추를 노 내부에 매달았습니다. 이것이 최초의 벨 타입 고로 상부였습니다. 이 벨은 벽면 피크를 밀어내 주변부 가스 흐름을 줄이고 중심부 가스 흐름을 늘리는 데 성공했으나, 벨이 내려갈 때마다 고로 가스가 스택에서 유출되었습니다. 해결책은 벨과 장입 구멍 뚜껑을 두는 것이었습니다. 손수레에서 원료를 덤프할 때 뚜껑은 열려 있고 벨은 닫혀 가스를 가뒀습니다. 그런 다음 뚜껑을 닫고 벨을 덤프하면 가스가 고로 내에 머물면서 적절한 부담 분포도 달성되었습니다. 이러한 개선으로 고로 내 물리화학적 반응 효율이 향상되어 연료 소요 감소, 생산성 증대, 내화물 라이닝 마모 감소를 가져왔습니다.

투벨 시스템의 개발

단일 벨과 호퍼 시스템은 벨이 열릴 때마다 대량의 가스가 유출되었습니다. 곧 두 번째 벨과 호퍼를 첫 번째 위에 두면 두 벨 사이에 가스 밀폐 공간을 제공해 작은 벨이 열릴 때 고로 공정 가스 유출을 방지할 수 있음을 깨달았습니다. 상부 벨과 호퍼는 하부 것만큼 클 필요가 없었는데, 여러 번 적재물을 상부 벨에 투입한 후 상부 벨을 닫고 하부 벨을 열어 고로에 장입할 수 있었기 때문입니다. 이 투벨 시스템은 화덕 시스템에 더 일정한 고로 가스 흐름을 제공하고 대기로 유출되는 오프가스 양을 크게 줄였습니다.

투벨 시스템은 1972년 룩셈부르크 S.A. 폴 부르트(Paul Wurth)가 벨레스 탑(BLT) 장입 시스템을 개발해 최초로 성공적인 산업 적용을 하기 전까지 전 세계 고로의 유일한 장입 시스템이었습니다. 곧 BLT 장입 시스템이 고로 조업자들에게 여러 이점을 제공하며 투벨 시스템을 대체했습니다. 2003년 지멘스 VAI(현 프라이메탈즈 테크놀로지스)가 충전용 짐벌(Gimbal) 개념을 도입했습니다. 이 장입 시스템은 코렉스(Corex)와 파이넥스(Finex) 공정 충전에 성공적으로 사용되어 왔습니다. 짐벌을 고로 장입에 처음 적용한 것은 2009년 타타스틸 잠셰드푸르 공장 C 고로였습니다.

투벨 장입 시스템

투벨 탑 장입 시스템은 원료 분배기, 소형 벨, 대형 벨로 구성됩니다(그림 1). 대형 벨 직경은 일반적으로 스톡라인 직경보다 1.5~1.8m 작습니다. 벨 상면 하단 모서리가 대형 벨 호퍼 하단 모서리와 밀봉을 형성합니다. 벨들은 로드로 연결되고 에어 실린더로 수직 이동합니다.

그림 1 고로 투벨 장입 개요도

장입 원료는 스킵카와 호이스트 또는 컨베이어 벨트로 고로 상부에 이송되어 상부 호퍼 또는 소형 벨 수신 호퍼에 덤프됩니다. 대형 벨이 닫힌 상태에서 소형 벨을 내려 원료를 대형 벨 위에 떨어뜨립니다. 이 과정을 여러 번 반복한 후 소형 벨을 닫은 채로 대형 벨을 내려 공정 가스 유출 없이 원료를 고로 내에 방출합니다. 이 장입 방식에서 대형 벨, 소형 벨, 호퍼는 심한 충격과 마모를 받아 노 라이닝 캠페인 동안 2~3회 교체 필요합니다.

대다수 투벨 탑 장입 시스템은 회전 분배기를 장착합니다. 소형 벨과 호퍼, 소형 벨 로드, 마모 플레이트가 분배기 부분입니다. 각 스킵카 원료가 소형 벨에 투입될 때마다 소형 벨과 호퍼가 선택된 위치로 회전하여 덤프합니다. 이는 큰 입자를 대형 벨 둘레에 더 고르게 배치해 대형 벨 위 원료 분포를 개선합니다. 벨은 장입 원료 충격으로 가장 심한 마모가 발생하는 영역에 경면 처리(hard-surfacing)됩니다. 벨과 호퍼 착석면에도 경면 처리가 적용됩니다. 벨은 벨 로드로 지지되며, 레버 배치를 통해 카운터밸런스에 연결되어 수직 운동만 가능하게 제한됩니다. 소형 로드는 중공이고 대형 벨 로드가 이를 관통합니다. 벨 로드 사이에 패킹 재료를 사용하여 가스 유출을 방지합니다. 그림 2는 고로 투벨 장입 시스템의 4단계를 보여줍니다.

그림 2 고로 투벨 장입 시스템의 4단계

스킵카 또는 컨베이어에서 원료가 투입될 때마다 소형 벨과 호퍼가 원료 방출 전 선택된 위치로 회전합니다. 이는 대형 벨 위 원료 분포를 개선합니다. 벨과 벨 및 호퍼 착석면은 경면 처리됩니다. 대형 벨을 지지하는 로드가 소형 벨을 지지하는 중공 로드를 관통하여 벨들의 독립적 작동을 가능케 합니다. 이 장입 시스템에서 소형 벨, 대형 벨, 호퍼는 심한 충격을 받아 고로 라이닝 캠페인 동안 2~3회 교체 필요합니다. 이 시스템에서는 100 kPa 이상의 탑 압력에서 가스 밀폐 씰 유지가 극히 어렵습니다. 또한 투벨 장입 시스템은 고로 내 부담 분배에 한계가 있습니다. 부담 분배는 고로 고생산성 달성에 큰 역할을 합니다.

특히 100 kPa 초과 고탑 압력 사용 시 기존 벨과 호퍼 배치로 가스 밀폐 씰 유지가 극히 어렵습니다. 또한 생산성 향상 요구로 탑 장비 취급 원료량이 증가했습니다. 고로 조업자와 설계자들은 더 나은 노 성능을 위한 부담 분배 유연성의 중요성을 인식하고 탑 장입 장비 개조를 추진했습니다. 이로써 다양한 종류의 탑 장입 장비가 개발되었습니다.

투벨 시스템은 다른 시스템보다 높이가 낮고 비교적 단순한 장치입니다. 단점은 대형 벨 씰과 대형 벨 호퍼 가스 씰이 고탑 압력에서 유지하기 어렵다는 점입니다. 원료 흐름 영역인 대형 벨과 소형 벨 주변부에서 좋은 씰을 유지할 수 없습니다. 부품 크기와 중량이 커서 제작과 유지보수가 어렵고 느리며 비싸고, 교체에 상당한 고로 다운타임이 필요합니다.

이 문제 해결책은 벨과 호퍼 열화 관련 효과적 밀봉 문제를 근본적으로 줄이거나 극복할 탑 장입 장비 개발이었습니다. 기본적으로 오늘날 고탑 압력 고로에서 운영되는 다른 두 가지 유형의 탑 장입 장치가 개발되었습니다. 하나는 씰 밸브와 소형 벨 위 회전 슈트를 가진 투벨 시스템이고, 다른 하나는 회전 슈트를 포함한 벨레스 시스템입니다.

씰 밸브와 회전 슈트를 갖춘 투벨 탑

이 시스템은 대형 벨, 소형 벨, 소형 벨 위에 추가된 회전 슈트가 있는 씰 챔버로 구성됩니다(그림 3). 원료는 각각 씰 밸브가 장착된 두 개구부를 통해 소형 벨에 투입됩니다. 이 씰 밸브는 소형 벨보다 작고 밀봉면이 원료 흐름 밖에 있어 효과적 밀봉이 가능합니다. 회전 슈트는 하나 또는 두 개 개구부를 가지고 원료 흐름을 소형 벨에 고르게 분배합니다. 소형 벨 호퍼는 고정되고 소형 벨은 수직 운동만 합니다. 대형 벨과 호퍼는 투벨 타입과 동일합니다.

이 시스템의 장점은 기존 투벨 시스템의 결함을 극복한다는 점입니다. 상부 벨 위에 가스 씰 밸브를 배치함으로써 대형 벨이 항상 동일한 압력 상태가 되도록 보장합니다. 대형 벨은 부담 분배 장치로만 기능하며 가스 밀봉 요구사항이 없습니다. 압력 유지 구성요소는 씰 밸브와 소형 벨입니다. 이 둘은 훨씬 작고 고로 계획 정지 중 짧은 시간 내 유지보수가 쉽습니다.

그림 3 고로 투벨 장입 시스템의 변형

조절식 아머를 갖춘 벨 타입

벨 타입 장입 시스템의 단점은 부담 분배 능력 부족입니다. 이는 일반적으로 노 스톡라인 반경을 따라 코크스와 광석 층 두께를 조절하는 능력으로 정의됩니다. 벨 타입 장입 장비로는 고로 치수가 커질수록 부담재 배치가 더 어려워집니다. 대형 벨 립에서 원료를 노 내로 방출하는 벨 타입 노 상부는 부담 분배 제어를 허용하지 않습니다. 고로 조업자들은 벨 속도를 변화시켜 분배를 조절하려 했으나 효과가 미미했습니다.

벨 타입 탑 장입 장비와 연계된 조절식 스로트 아머 시스템(그림 3)이 개발되어 부담 분배를 제어·변경하여 고로 스택 내 최적 투과성을 달성하고자 했습니다. 조절식 스로트 아머는 노 상부 직경을 변화시키고 경우에 따라 아머 경사도 변경합니다. 벨에서 낙하한 원료가 아머에 부딪혀 아머 설정 위치에 따라 스톡라인 레벨에서 위치를 잡습니다. 조정은 완전 원주 방향으로 가능하지만 조정 범위에는 한계가 있습니다.

여러 종류의 가동식 아머 설계가 있습니다. 하나의 조절식 아머 설계는 주강 플레이트를 원통형으로 배열하여 조업자가 장입 중 직경을 늘리거나 줄일 수 있게 했습니다(그림 3a). 주강 플레이트는 분리되어 서로 겹치도록 현수되며, 낙하 장입물 충격 하에서 이동이 허용되고 충격 에너지의 일부가 운동에너지로 변환되어 마모를 줄입니다. 각 플레이트는 삼각 레버에 후크로 연결되고, 삼각 레버는 노 탑 쉘에 부착된 브라켓에 피벗되며 링크로 드로 링에 연결됩니다.

또 다른 아머 유형도 현수 플레이트를 채택했습니다(그림 3b). 플레이트는 고정 원형 지지대에서 현수되고 구동 링크가 각 플레이트 하단에 부착되어 수직 실린더에서 원추형 슈트까지 설정 범위를 허용합니다. 개발된 또 다른 조절식 스로트 아머는 디플렉터 타입으로 유압 실린더로 작동합니다(그림 3c). 원추형 슈트 아머 대비 이 시스템은 벨과 스톡라인 사이 노 내 수직 공간을 훨씬 적게 필요로 합니다.

조절식 아머 시스템은 벨 장입 시스템이 사용되는 한, 특히 대형 고로에서 계속 사용될 것입니다. 초대형 고로 경험에 따르면 벨 직경이 7m를 초과하면 적절한 부담 분배가 점점 더 어려워집니다. 이런 경우 벨레스 타입 장입 장비가 매우 좋은 대안이 될 수 있습니다.

벨레스 탑(BLT) 장입 시스템

탑 장입 장비 개발에서 기술적 도약을 가져온 것이 벨레스 탑입니다. 이는 고로 상부 장입에 혁명을 일으켰습니다. 룩셈부르크 SA 폴 부르트 엔지니어들이 1969년 고로용 '벨레스 탑(BLT)' 장입 시스템을 발명했습니다. 최초 성공적 산업 적용은 1972년이었습니다. 이 설계는 최초 산업 적용 이후 급속히 인기를 얻었습니다.

BLT 장입 시스템의 장점

BLT 장입 시스템의 여러 장점은 다음과 같습니다: (1) 한 락 호퍼 빈 내용물을 회전 슈트가 분배하는 동안 다른 빈을 채울 수 있어 고로의 거의 연속적인 장입 가능, (2) 고압 조업 하 가스 밀봉 문제 해결, (3) 원링 장입, 멀티링 장입, 스파이럴 장입, 섹터 장입, 포인트 장입을 수동·자동 모드로 수행 가능하여 부담 분배 유연성 제공, (4) 차지 레귤레이팅 밸브가 부담 원료의 정확하고 일정한 분배 제공, (5) 고로 조업 안정성과 효율 개선으로 용선 화학 성분 제어 향상, (6) 고로 생산성 증대 기여, (7) 고로 코크스 비율 감소와 분탄 주입률 향상 지원, (8) 고로 벽 열 부하 감소로 캠페인 수명 연장 기여, (9) 슈트 단시간 내 교체 가능으로 탑 장비 유지보수 시간과 빈도 대폭 감소, (10) 다른 고압 탑 장입 시스템 대비 가볍고 콤팩트한 구조, (11) 운영비(OPEX) 절감, (12) 정밀 부담 분배로 고로 성능 향상 기여.

BLT 장입 시스템은 오늘날 고로 운영 과제 해결에 필수적입니다. 왜냐하면 (1) 실리콘 함량 변동성 감소라는 추가 이점과 함께 더 부드러운 고로 조업 가능, (2) 더 나은 장입으로 벽 열손실 제어하여 냉각 요소 또는 내화물 라이닝 수명 연장, 결과적으로 고로 캠페인 수명 연장, (3) 기술과 장비가 신뢰성 있고 검증됨, (4) 스킵 호이스트 또는 컨베이어 벨트 장입 시스템과 통합 가능. 다만 BLT 탑 장비 높이는 투벨 타입 장입 시스템보다 높습니다.

BLT 장입 시스템을 사용하면 원하는 부담 분배에 자주 유연하게 도달할 수 있어 원하는 가스 분포도 달성 가능함을 의미합니다. 기본 네 가지 장입 방식은 원포인트 장입, 멀티링 장입, 싱글링 장입, 섹터 장입으로, 원포인트는 슈트가 전혀 움직이지 않는 것이고 섹터 장입은 슈트가 작은 영역에서 회전하는 것을 나타냅니다. 슈트 경사각이 싱글링 장입에 충분히 크면 부담 분배는 벨 타입 장입 시스템으로 달성되는 'V' 형 부담 분배와 유사합니다. 슈트 각도가 싱글링에 꽤 작으면 분배는 벨탑 노에서 발견되는 'M' 형 부담 분배와 유사합니다. 즉 벨레스 장입 시스템은 벨 타입 장입 시스템의 전체 기능을 모방할 수 있고, 멀티링 장입으로 평탄한 부담 분배를 실현할 수 있습니다.

BLT 장입 시스템 주요 구성요소

BLT 장입 시스템의 주요 구성부품은 (1) 이동식 수신 호퍼, (2) 상부 및 하부 씰 밸브와 원료 유량 제어 게이트를 갖춘 1~2개 원료 락 호퍼, (3) 중앙 수직 피딩 스파우트, (4) 회전 조절각 분배 슈트, (5) 회전 및 틸팅 구동 메커니즘, (6) 유압, 윤활 및 냉각 시스템, (7) 모니터링 및 제어 시스템입니다.

벨레스 장입 시스템에는 평행형 호퍼와 센터형 호퍼 두 종류가 있습니다. 평행 호퍼는 최초 발명된 유형으로, 두 원료 저장 빈 위치가 고로 중심선이 아니어서 스톡라인 단면 전체에 걸친 부담 분배 불균일성이 단점입니다. 센터형 호퍼는 부담 분배 불균일성 문제를 극복했으나 호퍼 구조상 정상 또는 저 제련 강도에서만 사용 가능하고 고 제련 강도에서는 사용할 수 없습니다.

BLT 장입 시스템 작동 원리

조업 중 스킵이나 컨베이어 벨트가 원료를 수신 호퍼로 가져옵니다. 락 호퍼가 비면 상부 씰 밸브와 상부 스로틀 밸브를 열어 락 호퍼 압력을 대기압으로 낮춘 후 원료를 투입합니다. 모든 원료가 호퍼에 장입되면 상부 스로틀 밸브와 상부 씰 밸브가 닫힙니다. 락 호퍼는 고로 탑 운영 압력으로 가압됩니다. 락 호퍼는 번갈아 사용되며, 하나가 채워지는 동안 다른 하나는 비워집니다.

스톡라인이 설정 높이로 하강하면(기계적 스톡로드 또는 레이더로 감지), 하부 씰 밸브와 하부 스로틀 밸브가 모두 열립니다. 원료는 분배기를 통해 회전 슈트로 고로 내에 방출되어 부담 표면에 새 층을 형성합니다. 분배 슈트는 노 수직축을 중심으로 회전하고 수평면 기준 소정 각도로 변경합니다. 이 시스템은 독특한 링 형태, 나선형으로 직경이 줄어드는 링, 포인트/스팟 영역 충전 등 유연한 장입이 가능합니다. 또한 원하면 각 방출 영역의 원료량도 정밀 제어 가능합니다.

슈트에 의한 모든 원료 장입 후 하부 스로틀 밸브와 하부 씰 밸브가 닫힙니다. 스톡로드(또는 레이더)는 하부 스로틀 밸브 닫힌 후 부담 표면을 추적합니다. 스톡 레벨이 설정점에 도달하면 다음 원료 덤프를 위해 동일한 장입 절차가 반복됩니다.

설계상 씰 밸브는 항상 원료 흐름 경로 밖에 있어 원료 마모를 방지하여 밀봉 문제 확률을 줄입니다. 유량 제어 게이트는 다양한 원료 유형에 대해 미리 정해진 위치로 열려 방출 속도를 제어합니다. 락 호퍼는 교체 가능한 마모 플레이트로 라이닝됩니다. 하부 씰 밸브와 원료 유량 게이트는 메인 기어 하우징에 위치한 중앙 방출 스파우트를 통해 원료를 안내하는 원료 흐름 슈트와 함께 공통 가스 밀폐 하우징에 있습니다. 그림 4는 고로 벨레스 탑 장입 개요도를 보여줍니다.

그림 4 고로 벨레스 탑 장입 개요도

BLT 시스템 설계 개선

BLT 시스템 설계 개선은 두 영역에 집중되었습니다: (1) 락 호퍼 내 미세 입자 분리를 회전 슈트 앞에서 제거 또는 감소, (2) 이미 운영 중인 많은 소형 고로에 설치 가능한 더 작은 장치 개발. 미세 분말 농도 문제 해결을 위해 대형 수신 호퍼 위에 단일 대형 락 호퍼에 회전 슈트를 통합한 설계가 미세 물질을 부담 전체에 고르게 분산시키는 원하는 결과를 얻었습니다.

기존 소형 고로에 BLT 시스템 설치 문제는 콤팩트 탑 개발로 해결되었습니다. 이 설계는 도어 설치를 통해 분배 슈트 교체가 가능하고 메인 기어 유닛을 통한 접근이 가능한 설계를 채택했습니다. 또한 유량 게이트 설계 변경과 더블 액추에이팅 씰 밸브 설계로 락 호퍼 전체 높이를 낮췄습니다.

짐벌(Gimbal) 장입 시스템

짐벌 장입 시스템의 목적은 짐벌 타입 진동 슈트를 통해 홀딩 호퍼와 가변 원료 게이트 개방을 거쳐 고로로 장입 원료의 제어된 분배를 용이하게 하여, 상부 가압 장입 시스템이 분배 시스템과 독립적으로 작동할 수 있게 하는 것입니다. 짐벌 배열로 링에 지지된 원추형 분배 슈트를 사용하여 슈트 축의 독립적이고 결합된 틸팅을 생성합니다.

짐벌 장입 시스템은 코렉스 멜터 가스화기 용기의 가혹한 고온 고압 환경에서 성공적으로 검증되었습니다. 이 시스템이 이제 고로 기술로 확장되었습니다. 혁신적인 짐벌 설계는 고로 부담 분배 개선을 위한 무한한 장입 가능성을 허용합니다. 구동부의 견고한 단순함은 최소 투자 비용으로 우아한 솔루션을 제공합니다. 짐벌 분배기는 전체 고로 탑 장입 시스템의 일부로서 완전히 통합된 장입 솔루션을 제공하여 고로 조업과 유지보수 비용을 크게 개선합니다. 이 설계는 신규 고로 설치에 적합하며, 기존 고로 설비에 최소 영향으로 개조 설치도 가능합니다.

운영 효율성 이점 외에도, 처음부터 기존 벨레스 탑 장비 대비 새로운 설계의 목표는 (1) 업그레이드나 개조용으로 기존 벨레스 탑 장비와 상호 교환 가능, (2) 기존 설계의 복잡한 플래니터리 및 취약한 틸팅 기어박스 제거로 더 단순한 설계, (3) 수명 주기 전체에 걸쳐 반복성과 정확성 제공하는 유압 구동 작동, (4) 슈트 교체 필요 주기 연장, (5) 자본지출(CAPEX)과 통합 비용 절감, 비계획적 노 다운타임 최소화와 장비 수명주기 비용 절감으로 OPEX 절감입니다.

이러한 목표 달성을 위해 프라이메탈즈 테크놀로지스와 우딩스 인더스트리얼 코퍼레이션은 전 세계 소형, 중형, 대형 고로에 적합한 유압 원료 분배 시스템 포트폴리오를 보유합니다. 짐벌 시스템은 짐벌 배열로 링에 지지된 원추형 분배 슈트를 사용하여 슈트 축의 독립적이고 결합된 틸팅을 생성합니다.

포트폴리오는 우딩스 유압 장입 유닛과 짐벌 탑을 포함하며, 분배 로커, 상부 씰 밸브, 호퍼, 하부 씰 밸브, 원료 유량 게이트, 고글 밸브 어셈블리 등 노 탑 분배 장비 전체 보완 범위를 포함하며, 모두 유압 구동 분배 슈트를 통해 배출됩니다.

짐벌 탑 분배 시스템의 목적은 짐벌 타입 진동 슈트를 통해 홀딩 호퍼와 가변 원료 게이트 개방을 거쳐 고로로 장입 원료의 제어된 분배를 용이하게 하여, 상부 가압 장입 시스템이 분배 시스템과 독립적으로 작동할 수 있게 하는 것입니다.

틸팅 슈트는 90도 간격으로 장착된 두 유압 실린더로 구동됩니다. 이러한 현수와 구동 배치는 틸팅 슈트 회전이 아닌 두 틸팅 운동의 중첩으로 원운동을 생성합니다. 실린더의 독립적 또는 결합 작동으로 슈트 축을 임의 각도로 향하게 하거나 임의 경로를 따라 움직일 수 있습니다. 운동은 두 유압 실린더가 각각 샤프트, 연결봉, 유니버설 조인트를 통해 짐벌 링을 구동하여 공급됩니다. 유압 실린더 운동을 통해 분배 슈트는 다양한 속도에서 무한한 수의 장입 패턴으로 정밀한 원료 분배가 가능합니다. 이에는 링, 스파이럴, 센터, 스팟, 세그먼트 또는 섹터 장입이 포함되어 노 내 원료 장입을 완전히 제어합니다.

전체 분배기 어셈블리는 고로 탑 콘 상부 플랜지에 직접 장착되는 가스 밀폐 하우징에 밀폐됩니다. 하우징에는 고정 입구 슈트와 짐벌 배열로 링에 지지된 틸팅 분배 슈트가 있어 슈트 축의 독립적이고 결합된 틸팅을 허용합니다. 어셈블리는 스테인리스강과 탄소강 조합으로 제작되며 고정 입구 슈트와 틸팅 슈트 본체는 세라믹 재료로 라이닝되어 우수한 내마모성을 제공합니다. 폐쇄 회로 수냉 시스템이 메인 샤프트, 짐벌 베어링, 유니버설 조인트 베어링을 통해 냉각수를 공급하여 짐벌 분배 시스템의 움직이는 요소를 냉각합니다.

짐벌 설계의 주요 특징

짐벌 설계의 핵심 특징은 (1) 유압 실린더로 구동되는 레버를 사용한 단순하고 견고한 설계, (2) 구동 실린더가 압력 외피 외부에 장착되어 뜨겁고 먼지가 많은 작업 조건에 노출되지 않음, (3) 짐벌 링 배열로 두 평면에서 단순 틸팅 운동을 제공하고 중첩 시 360도 분배 가능, (4) 틸팅 슈트 마모가 둘레 전체에 걸쳐 균등하게 발생하여 긴 연장 운영 수명 제공입니다.

고로 짐벌 탑은 (1) 홀딩 호퍼에서 광석, 코크스, 잡자재 장입을 분배 시스템과 독립적으로 수신, (2) 필요에 따라 홀딩 호퍼 아래 동적 분배 슈트로 방출, (3) 미리 정해진 장입 매트릭스에 따라 노 스톡라인에 정해진 패턴으로 원료 분배를 수행하도록 설계된 자동화된 컴퓨터 제어 가압 장입 시스템입니다. 짐벌 분배 슈트 제어는 전체 노 장입 소프트웨어에 완전히 통합됩니다. 시스템은 짐벌 움직임과 분배 슈트 위치에 높은 정확도와 제어 수준을 제공합니다. 짐벌 원료 분배기는 그림 5에 나와 있습니다.

그림 5 짐벌 원료 분배기와 장입 시스템

짐벌 시스템은 고온 고압 조업을 위해 설계된 우아하고 단순하며 견고한 장입 시스템입니다. 이 시스템은 짐벌 타입 진동 슈트를 통해 홀딩 호퍼와 가변 원료 게이트 개방을 거쳐 고로로 장입 원료의 제어된 분배를 용이하게 하여, 상부 가압 장입 시스템이 분배 시스템과 독립적으로 작동할 수 있게 합니다. 짐벌은 짐벌 배열로 링에 지지된 원추형 분배 슈트를 사용하여 슈트 축의 독립적이고 결합된 틸팅을 생성합니다.

짐벌 탑의 운영 및 엔지니어링 이점

고로 짐벌 탑은 운영상 이점과 엔지니어링상 이점을 모두 가집니다. 분배 슈트와 락 호퍼 시스템을 포함한 장입 시스템의 운영 이점은 전 세계 고로에서 잘 입증되었습니다. 짐벌 탑은 까다로운 코렉스 적용에서 검증되어 유사한 장입 철학을 따를 수 있고 충전 개선을 위한 더 많은 가능성을 엽니다. 슈트와 락 호퍼 시스템에 의한 개선된 원료 분배의 주요 운영 이점은 (1) 연료비 측면에서 고로 최적화 가능, (2) 이동식 아머 없는 투벨 대비 코크스 비율 감소, (3) 연료 주입률 증대로 비싼 코크스를 싼 석탄이나 천연가스로 대체 가능, (4) 연료 주입 개선으로 풍온 상승, 산소 농축 가능해 생산성 증대, (5) 벨 교체 위한 긴 셧다운 회피로 저렴한 유지보수입니다.

슈트에 의한 원료 분배는 (1) 원료 분배 제어, (2) 가스 이용률, (3) 노 벽 온도 제어로 열 부하 감소와 노 수명 연장, (4) 노 벽 미분말 장입 가능성을 개선합니다. 원추형 분배 슈트와 짐벌 사용의 추가적 구체적 이점은 (1) 원추형 형태가 '개방형' 슈트에서 가능한 측면 유출을 방지하여 스톡라인에서 원료의 정밀한 위치 결정 가능, (2) 슈트의 다양한 경로를 이용해 노 탑 호퍼 지오메트리로 인한 장입 불균형 보정 가능, (3) 슈트 라이너가 전체 내면에서 균일한 속도로 마모되어 시간이 지나도 안정된 원료 흐름 특성과 낙하 곡선 달성, (4) 짐벌 분배기는 다른 대안에서 일반적으로 요구되는 노 탑 링의 극한 정밀도가 필요하지 않음입니다.

다른 솔루션 대비 짐벌의 단순성은 여러 엔지니어링 이점을 제공합니다. 엔지니어링 이점에는 (1) 단순 레버 메커니즘으로 구동 실린더를 압력 외피 외부에 장착 가능하여 뜨겁고 먼지 많은 작업 조건에 노출되지 않음, (2) 틸팅 슈트 라이너가 전체 내면에서 균일한 속도로 마모되어 슈트가 완전 회전하며 원료가 전체 둘레를 흐르므로 부품 마모 수명 연장(틸팅 슈트 5년 수명 예측), (3) 원추형 슈트가 세라믹 라이닝을 제자리에 유지, (4) 일부 대안에서 필요로 하는 고정밀 고가 기어 사용 회피, (5) 짐벌 베어링이 폐쇄 회로 냉각 시스템으로 수냉되어 노 내 누수나 물 오염 가능성 감소, (6) 짐벌 어셈블리 자체 베어링이 영구 밀봉됨.