전로 제강의 복합 취입 공정

전로 제강의 결합 취입 공정  

화학 성분 및 온도의 불균일성은 액체 강철 수조에서 혼합 부족으로 인해 상부 취입 전로에서 산소(O2) 취입 동안 액체 강철에서 생성됩니다. 컨버터의 제트 공동 바로 아래에 상대적으로 사각지대가 있습니다. 탑 블로운 전로에서 제강 공정을 개선할 필요성이 결합 블로잉 공정의 개발로 이어졌습니다.

상단 및 하단 블로잉 또는 혼합 블로잉 공정으로도 알려진 결합 블로잉 공정은 상단 블로잉 랜스와 하단에서 교반을 달성하는 방법이 모두 특징입니다. 혼합 송풍의 구성 차이는 주로 하단 송풍구 또는 정화 요소에 있습니다. 이들은 완전히 냉각된 송풍구에서 비냉각식 송풍구, 투과성 요소에 이르기까지 다양합니다. 바닥 교반 시스템의 필요성은 요구되는 다양한 고품질 강종을 생산하는 데 필요하며 공정이 경제적인 데 필수적입니다. 따라서 기본 산소 변환기(BOF)의 전체 캠페인에 걸쳐 교반의 적절한 기능이 보장되어야 합니다. 그림 1은 탑 블로잉 및 복합 블로잉 제강 공정을 보여줍니다.

그림 1 탑 블로잉 및 복합 블로잉 제강 공정

현재, 상부 및 하부 결합 취입 변환기는 1차 제강 공장에서 일반적으로 사용됩니다. 결합된 송풍 변환기에서 배스의 교반 및 혼합은 상부 송풍 O2 제트와 하부 불활성 가스 스트림에 의해 강제되어 배스의 높은 혼합 효율을 달성할 수 있습니다. 드문 경우지만 O2는 송풍구 배출구의 온도와 바닥 마모를 제어하기 위해 슈라우드 가스와 함께 동심 이중 튜브 풍구와 함께 바닥에서 주입됩니다. 그러나 불활성 가스 퍼지는 일반적으로 마모, 퍼지 요소 및 바닥의 수명을 더 잘 제어하기 때문에 대부분의 변환기에는 가스 퍼지 플러그가 있는 바닥 교반 장치가 장착되어 있습니다.

상업적으로 받아들여진 최초의 복합 분사 방식은 ARBED-IRSID가 개발한 LBE(Lance Bubbling Equilibrium) 공정이었습니다. 이 공정은 모든 O2가 상단 랜스에서 공급된다는 점에서 BOF 공정과 훨씬 더 밀접한 관련이 있습니다. 결합된 송풍 측면은 아르곤(Ar) 또는 질소(N2)가 송풍되는 변환기 바닥에 설치된 다공성 요소 세트에 의해 달성됩니다. LBE 공정에서 N2 가스는 일반적으로 분당 3 일반 입방 미터(N cum/min) ~ 11 N cum/min 범위에서 대부분의 블로우에 거의 독점적으로 사용됩니다. 그러나 타격 후반부에 N2 흡수가 문제를 일으킬 수 있는 경우 Ar 가스를 교반에 사용합니다. 또한, Ar은 포스트 블로우 교반을 위한 불활성 가스로 거의 독점적으로 사용되며, 이때 속도는 10N cum/min에서 17N cum/min으로 증가합니다. 그림 2는 하단 송풍 요소가 있는 LBE 변환기를 보여줍니다.

결합 취입 공정에서 BOF의 혼합 조건을 개선하기 위해 N2 및 Ar과 같은 불활성 가스를 사용하여 바닥 교반이 수행됩니다. 불활성 가스는 투과성 요소(LBE 공정) 또는 송풍구를 통해 퍼니스 바닥에 도입됩니다. 일반적인 관행에서 N2 가스는 O2 분사의 처음 60% ~ 80%에서 송풍구 또는 투과성 요소를 통해 도입되고 Ar 가스는 분사의 마지막 40% ~ 20%에서 켜집니다. O2 타격의 첫 번째 부분에서 CO의 급속한 진화는 강철에서 N2 픽업을 방지합니다. 다공성 요소의 프로파일은 그림 2에 나와 있습니다.

다공성 요소의 프로파일과 플러그 유형이 있는 그림 2 LBE 변환기

바닥 축적과 다공성 요소의 후속 손실은 이 공정과 관련된 주요 문제입니다. LBE 요소를 작동 상태로 유지하는 데 어려움이 있어 냉각되지 않은 송풍구의 적용을 추구하게 되었습니다. 여기에서 또한 O2는 상부 랜스를 통해 전달되는 반면 불활성 가스는 일반적으로 내화 매트릭스에 설정된 6개의 작은 파이프로 구성된 관형 디자인의 요소를 통해 변환기 바닥에서 수조로 도입됩니다. 사용 가능한 더 큰 단면적 때문에 송풍구 작동을 유지하려면 더 큰 유량을 유지해야 합니다.

하단 플러그/노즐 구성

복합 취입의 초기 개발은 기본적으로 바닥 취입에 사용되는 세 가지 유형의 바닥 마개를 기반으로 합니다. 첫째, 다공성 플러그와 매우 유사하게 작용하는 내화 요소가 있습니다. 이 장치는 작은 틈이 있는 압축 벽돌로 만들어졌습니다. 대부분의 송풍구와 마찬가지로 강철 침투를 방지하기 위해 충분한 가스 압력이 필요합니다. 이 장치는 다공성 플러그보다 더 관통합니다. 둘째, 냉각되지 않은 송풍구는 노즐당 다량의 불활성 가스를 도입하는 데 사용됩니다. 이로 인해 국부적으로 심하게 교반되어 빌드업에 더 쉽게 침투할 수 있습니다. 공기나 O2는 냉각수가 없고 열이 발생하여 송풍구의 수명이 너무 짧아 실용적이지 못하기 때문에 사용할 수 없습니다. 세 번째 유형은 완전히 냉각된 풍구입니다. 여기에서 불활성 가스 또는 O2가 불어날 수 있어 매우 강한 교반을 유발하고 바닥 축적물을 관통하는 데 거의 문제가 없습니다. 모든 경우에 가스 배관은 퍼니스가 완전히 회전할 수 있도록 로터리 조인트 또는 씰을 사용하여 퍼니스 트러니언을 통해 라우팅됩니다. 복합 블로잉을 위해 개발된 다양한 유형의 바닥 블로잉 플러그는 그림 2에 나와 있습니다.

불활성 가스의 바닥 취입에 사용되는 플러그의 설계 현황은 단일 구멍 플러그(SHP) 설계 및 다중 구멍 플러그(MHP) 설계를 기반으로 합니다. 이러한 플러그 디자인은 바닥 블로잉 플러그에 대해 널리 인정되는 최첨단 디자인으로 확립되었습니다. SHP 및 MHP 퍼징 플러그는 모두 유량에 최적화된 파이프 직경과 파이프 수로 설계되고 있습니다. 그러나 불활성 가스 바닥 퍼지용 MHP가 더 많이 사용됩니다. SHP 및 MHP 설계의 두 가지 유형의 퍼지 플러그는 모두 마그네시아-탄소(MgO-C) 내화물을 기반으로 하며 일반적으로 100% 고급 용융 마그네시아, 고급 흑연, 최적화된 입자 크기 분포 및 때때로 첨가제로 만들어집니다.

BOF 라이닝 캠페인이 끝날 때까지 효율적인 퍼지는 BOF 매장의 모든 가스 퍼지 플러그의 목표이며 적용되는 가스 유량 범위, 막힘 가능성 및 특정 공정 조건에서의 마모율에 영향을 받습니다. 가장 높은 안전 표준은 바닥 퍼지를 위한 필수 요구 사항입니다.

차단 가능성 – 바닥 축적으로 인한 퍼지 플러그의 가용성 감소는 종종 낮은 퍼지 효율성의 원인입니다. 이것은 탈산제의 비용을 증가시키고 수율을 낮추며 덜 효율적인 발포 공정으로 이어집니다. 막힘의 주요 원인은 매우 끈적한 슬래그 또는 높은 슬래그 튀는 빈도로 인한 바닥 축적, 불활성 가스 공급 문제 또는 적절하지 않은 퍼지 플러그 설계로 인한 것입니다. SHP를 통한 높은 가스 유량은 낮은 슬래그 비산율에서 슬래그 막힘 가능성을 줄이는 데 도움이 될 수 있지만 잠재적인 바닥 축적 또는 불충분한 불활성 가스 공급과 함께 높은 슬래그 비산율은 매우 낮은 확률로 SHP에 다소 깊은 침투를 유발합니다. 재개봉. 그러나 MHP의 퍼지 효율은 흐름에 최적화된 수, 직경 및 배열을 가진 수많은 파이프에 의해 증가됩니다. MHP의 재개장률은 정기적으로 보고되며 가스 압력 및 불활성 가스 공급의 변동이 발생하지 않습니다.

안전 – 일반적으로 MHP 설계에 대해 가장 높은 안전 표준이 제공됩니다. 가스 파이프는 MgO-C 벽돌에 직접 압착됩니다. 어떤 이유로든 MHP에 대한 가스 공급이 감소하거나 0이면 강철 침투가 퍼징 플러그에 몇 밀리미터만 적용됩니다. MHP를 통한 강철 이탈의 위험이 최소화됩니다.

퍼징 특성 및 마모율 – SHP의 흐름 영역은 버블링과 분사 사이의 전환 영역 또는 완전히 분사 영역에 있으며, 결과적으로 단일 파이프 위의 큰 가스 ​​부피를 생성하고 큰 크기 분포를 갖는 더 작은 가스 거품으로 붕괴됩니다. 이 흐름 영역은 일반적으로 마모율이 증가하는 특징이 있습니다. 0.4mm/열 ~ 0.7mm/열. MHP 설계는 더 높은 비율의 작은 기포와 함께 퍼징 플러그 위의 훨씬 더 적절한 기포 분포를 제공합니다. 작은 기포의 비표면적이 높을수록 기체 퍼지 및 야금 효율이 증가합니다. 마모율은 일반적으로 감소된 역습 현상과 낮은 기체 속도에서의 난류로 인해 더 낮습니다. 그림 3은 물 모델에서 기포 발생과 함께 SHP와 MHP를 보여줍니다.

그림 3 물 모델의 기포 진화를 포함하는 SHP 및 MHP

결합 블로잉 과정 

복합제강공정에서 제강에 필요한 O2를 상부에 장착된 랜스를 통해 불어넣고 하부교반공정에 필요한 불활성가스(N2 또는 Ar)를 하부 교반벽돌을 통해 용융물에 도입하여 공정조건 개선 최적화된 믹싱 교반 가스의 유속 및 유형은 공정 단계 및 강종에 따라 다릅니다. 바닥 교반으로 인해 금속 슬래그 평형에 더 빠르고 더 잘 접근할 수 있습니다. 평형 및 혼합 시간은 유형, 수, 교반기의 위치 및 유속에 따라 다릅니다. 더 강하게 교반하면 열역학적 평형이 원하는 방향으로 이동하고 혼합 시간이 단축됩니다. 최종 철강 화학에 따라 일반적으로 N2에서 Ar로의 전환이 필요합니다. 하단 교반 시스템의 중앙 부분인 밸브 스테이션은 개별 퍼징 플러그당 개별 흐름 제어를 허용합니다.

탑 블로잉 공정과 마찬가지로 복합 블로잉 공정에서 다중 구멍 랜스를 통해 O2를 용강 욕에 주입합니다. 금속 방울은 제트 충돌과 제트가 금속 표면을 때리고 가스가 위쪽으로 편향되는 충돌 영역에서 가스 흐름의 전단 작용의 결과로 생성됩니다. 제트 액체 상호 작용의 이러한 효과는 (i) 딤플, (ii) 튀기, (iii) 관통의 세 가지 모드로 설명됩니다.

가스와 슬래그에 튀는 철 방울의 양은 금속 수율, 내화 마모 및 탈탄 진행에 영향을 줍니다. 수조의 함몰 깊이에 대한 기체 및 액체 특성의 영향이 있으며 임계 깊이는 튀기 시작을 표시합니다. 튀는 것은 감소하는 특정 제트 모멘텀까지 증가합니다. 튀는 방향은 랜스 노즐 각도, 랜스 높이, 깊이와 직경 및 O2 제트의 겹침에서 추정된 제트 공동의 프로파일에 따라 달라집니다.

BOF 변환기에서 튀거나 뱉어내는 것을 제어하기 위해 랜스 팁을 수정하기 위해 많은 실험이 수행되었습니다. 노즐 직경과 경사각의 적절한 설계의 중요성은 O2 제트의 최적 압력 분포를 위해 필요합니다. 여러 연구에 따르면 전로 수조의 하단 교반과 함께 상단 블로잉이 튀거나 침과 관련하여 BOF 전로에서 상단 블로잉보다 우수한 성능을 제공하는 것으로 나타났습니다.

교반을 위한 바닥 취입의 다양한 방법이 채택되었습니다. 내장된 여러 개의 작은 파이프 또는 여러 개의 슬릿이 있는 세라믹 플러그가 하단 송풍구에 사용됩니다. 교반은 특수 내화 교반 요소를 사용하거나 전로 바닥에 배치된 보호되지 않은 작은 송풍구를 통해 수행됩니다.

하부 취입 공정은 수조 높이를 효과적으로 높이고 상부 취입 BOF 변환기에서 얻은 마모 프로파일과 비교하여 다른 내화 마모 프로파일을 보여줍니다. 이러한 유형의 공정에서는 풍구와 주변 지역의 마모가 심한 경우가 많으며, 용강의 난류에 저항하기 위해 내식성 고밀도 재료를 사용해야 합니다.

복합 블로잉 공정은 고가의 가스(O2, Ar, N2)를 사용하며 이러한 가스의 정확한 측정 및 총계는 관리 제어를 위한 일일 보고서 생성에 이러한 값을 사용하여 경제적 운영과 엄격한 품질 관리에 도움이 됩니다. 전로 수조를 교반하기 위해 Ar 또는 N2 가스가 전로 바닥에 있는 여러 교반 플러그 브릭을 통해 주입됩니다. 각 시퀀스 단계에 대한 총 유량 및 가스 유형은 현재 블로우에 대해 로드된 메뉴에서 미리 결정됩니다. 전체 흐름은 균일한 분포를 유지하기 위해 각 교반 플러그 브릭에 하나씩 여러 컨트롤러로 균등하게 나누어지며 컨트롤러 원격 설정값이 됩니다. 측정된 유량은 각 교반 플러그 브릭 및 가스 유형 및 제어 모듈에 대한 입력에 대한 온도 및 압력에 대해 질량 보상됩니다. 그런 다음 4-20mA 제어 출력이 제어 밸브 위치를 조정합니다.

교반 플러그 벽돌이 무거운 슬래그로 덮이면 하류 압력이 증가합니다. 미리 설정된 한계 이상으로 증가하는 경우 제어가 유량 제어에서 압력 제어로 변경되고 제어 밸브가 다른 제어 알고리즘에 응답합니다. 압력이 감소하면(히스테리시스 값 미만) 제어가 유량 제어로 되돌아갑니다. 비활성 루프가 활성 루프의 출력을 추적하므로 제어 모드 간의 전환은 자동입니다.

적 가스 소비량 및 유량 제어 범위의 최적화, 추가 입구 압력 제어가 설치됩니다. 공급 라인의 압력 제어와 교반 라인의 개별 흐름 제어의 조합은 개별 교반기의 일정한 유속을 유지하여 점성 슬래그에 의한 다공성 플러그의 막힘을 방지합니다. 적절한 기기는 작업자에게 다공성 플러그 상태의 표시를 제공합니다. 공정 신뢰성은 매우 중요합니다. 페일 세이프 철학은 일반적으로 공급 라인(낮은 입구 압력의 경우 가스 전환)과 개별 스트림(매체 및 정전 시 페일 세이프 개방)에 대해 제공됩니다. 결합된 취입 공정의 개략도는 그림 4에 나와 있습니다.

그림 4 결합된 취입 공정의 도식적 표현

컨버터 하단 교반 시스템은 개별 HMI(인간 기계 인터페이스) 스테이션이 있는 독립형 장치로 설치되거나 신규 또는 기존 네트워크에 통합하기 위해 제공되는 PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러)를 통해 제어됩니다. 작업에는 유연성이 필요합니다. 선택한 강종에 따라 소프트웨어는 전체 가열 동안 Ar 및 N2 유량에 대한 교반 패턴(설정값 매개변수 표)을 총 취입 O2 양의 함수로 따릅니다. 설정값 변경 및 제어 작업은 필드 신호를 기반으로 작업자 상호 작용 없이 자동 모드에서 발생합니다.

태핑, 슬래깅 제거 및 충전 중에 내화 마모 감소 및 다공성 플러그의 긴 수명을 위해 사전 정의된 유량이 보장되어야 합니다. 교반 플러그 벽돌의 설계는 낮은 침식 속도, 고급 스폴링 저항 및 유연한 벽돌 길이를 통해 긴 서비스 수명을 보장하는 것입니다.

O2 제트에 대한 교반 플러그 브릭의 위치는 바닥 교반 시스템의 효율성에 매우 중요합니다. 교반 플러그 브릭의 위치 최적화를 위해 고려해야 할 사항은 (i) 다양한 공정 조건(예:랜스 팁 설계 및 랜스 높이의 가변성 등)에서 O2 제트의 영향, (ii) 용융 높이 대 변환기 직경 및 (iii) 내화 마모에 대한 영향. 최신 CFD(전산 유체 역학) 시뮬레이션을 사용하여 일반적으로 BOF 변환기의 복잡한 조건을 고려하여 교반 플러그 벽돌의 위치를 ​​최적화합니다.

이 지역에서 가장 최근에 개발된 것은 특허받은 교대 교반 기술입니다. 교대 교반 방식에서 교반 요소 그룹은 교대로 높고 낮은 교반 가스 유량으로 제어됩니다. BOF 작업장에서 이 기술을 구현한 후 여러 캠페인에 걸쳐 공정 결과에 대한 통계적 평가는 야금학적 결과에 부정적인 영향 없이 Ar 비용을 30%까지 줄일 수 있는 잠재력이 있음을 보여주었습니다.

결합 취입의 야금학적 효과

퍼지 패턴, 특히 플러그 수, 유량, 퍼지 가스의 종류와 품질은 BOF 야금에 상당한 영향을 미칩니다. 이러한 매개변수는 엄격하게 조정되어야 하며 그렇지 않으면 공정이 통제를 벗어나 목표한 야금학적 결과를 얻을 수 없습니다. 다음은 복합 취입의 야금학적 효과입니다.

탄소/O2 – 바닥 퍼징의 결과로 탈탄을 위한 동역학이 향상되어 산화에 대한 강조 없이 취입 종료 시 더 낮은 탄소(C) 수준이 달성됩니다. 효율적인 퍼징 성능에 대한 지표는 [C] x [O] 제품이며, 이는 0.002 % ~ 0.0025 %의 평균 범위에서 훨씬 더 낮은 탑 블로운 작동 컨버터와 비교됩니다. 정제 과정으로 인해 액체 강조에 그리고 슬래그와 액체 강철 욕조 사이에도 비평형 조건이 존재합니다.

적절한 바닥 퍼지 프로그램을 사용하면 블로우 종료 시 평형에 더 가깝게 반응을 유도할 수 있으므로 탈탄 효과가 강화됩니다. 사후 교반 시간은 추가로 그 효과를 강화합니다. 가장 낮은 C 수준을 목표로 하기 위해 내화 라이닝의 C 함량도 중요한 매개변수입니다.

탑 블로운 작동 전로와 관련하여 태핑 시 동일한 [C] 수준에서 용해된 [O] 함량은 더 낮아서 국자에서 탈산화제 소비가 최소화됩니다. 탭핑 시 가장 낮은 정제 수준으로 인해 값비싼 RH(Rurhstahl Heraeus) 탈기 처리를 해제하거나 절약할 수 있는 기회도 있습니다.

철 생산량 – 바닥 퍼징, 고온 금속 조성([Si] 함량), 슬래그 실행 및 취입 프로그램은 슬래그의 FeO 수준에 영향을 미치므로 슬래그와 라이닝 사이의 화학 반응 가능성 및 사후 교반 효과에 영향을 줍니다. 하부 퍼지 시스템이 있는 BOF는 상부 취입 BOF 전로에 비해 슬래그의 철 함량이 낮고 슬래그 부피도 더 적은 것이 특징입니다. 또한 태핑 시 슬래그의 FeO 수준은 강조에 용해된 C에 따라 달라집니다.

망간(Mn) – 태핑 시 동일한 C 수준에서 Mn 수율은 기존 탑 블로운 BOF 공정보다 높습니다. 이와 관련하여 강철 등급에 따라 2차 야금 합금에 더 적은 Fe-Mn이 필요합니다. 따라서 Mn 수준의 조정을 더 잘 제어할 수 있습니다.

인(P) – 바닥 퍼징은 슬래그 내 P2O5의 더 나은 흡입 용량과 더 빠른 석회 용해를 특징으로 합니다. 분사된 액체 철은 BOF 전로에서 정련 공정 동안, 특히 경질 취입 단계 동안에 떨어짐에 따라 형성된 슬래그의 온도가 용융 수조보다 높습니다. 이것은 탈인을 위한 더 약한 조건을 초래합니다. 퍼징을 통해 우수한 Bath 교반과 Slag와 Steel Bath 사이의 더 나은 온도 평형으로 인해 슬래그 온도가 상당히 낮아집니다.

후반 교반의 영향 – 사후 교반의 주요 목적은 한편으로는 탭핑 시 최저 C 및 P 수준을 실현하고 다른 한편으로는 탭핑 온도를 빠르고 정밀하게 조정(냉각 효과)하는 것입니다. 퍼지 시간과 강도는 특정 요소 수준을 달성하기 위한 두 가지 결정적인 매개변수입니다. 사후 교반은 강욕에 용해된 C와 O2를 평형에 더 가깝게 유도하여 탈탄 효과를 크게 향상시킵니다. 사후 교반은 BOF 슬래그의 추가 장입에 의해 강화된 액체 강조의 냉각을 유발합니다. 이는 요인 3에서 P 분포가 향상되고 탭할 때 P 수준이 0.005%로 감소함을 의미합니다.

퍼징 플러그 배열 및 플러그 수의 영향 – 퍼징 시스템은 정제 과정에서 강조의 평형 조건에 영향을 미치므로 야금학적 결과에 영향을 줍니다. 바닥 퍼지는 분사가 끝날 때 평형에 가까워지거나 오히려 접근할 수 있도록 합니다. 탈탄 및 탈인의 효과가 상당히 향상됩니다. 퍼지의 효율성을 위해 매개변수 Rp가 설정되었습니다. Rp는 조건 평형에 대한 실제 조건의 비율을 나타냅니다. 평형에 도달하면 매개변수 Rp는 1입니다. 플러그 수의 증가는 항온조 교반이 향상되고 따라서 Rp 값이 1에 가까워짐을 의미합니다. 그림 5는 평형 접근에 대한 다양한 플러그 배열 및 숫자의 결과를 보여줍니다(퍼징 매개변수 Rp에 의해 정의됨).

평형 조건에 대한 퍼지 플러그 배열 및 플러그 수의 영향

목욕 교반 또는 혼합의 지표는 상대적 혼합 시간입니다. 감소된 혼합 시간은 개선된 욕 혼합/역학 및 이에 따른 화학 반응의 가속화(반응 방식의 단축)를 의미합니다. 수조 운동의 설명을 위한 추가 매개변수는 혼합 에너지입니다. 혼합 에너지에는 랜스 높이, 형상, 취입 방식, 액체 금속의 수조 수위 및 하단 퍼지 시스템이 있는 상단 취입 변환기의 경우 퍼지 유량도 포함됩니다.

성공적인 바닥 퍼지 시스템 작동의 핵심은 기본적으로 퍼지 패턴, 플러그 수, 마모율 및 각 플러그의 가용성입니다. 퍼징 플러그 배열은 거의 관련이 없으며 단지 디자인 요소일 뿐입니다.

퍼징 강도의 영향 – 퍼징 강도의 수준은 강욕에서 가장 낮은 [C] x [O] 제품 및 철 손실을 달성하는 데 결정적인 역할을 합니다. 최소 수준의 퍼지는 특히 0.06N cum/t min의 설정 유속 아래에서 [C] x [O] 제품의 상당한 감소로 이어집니다.

운영상의 이점 – 바닥 퍼지 시스템이 있는 탑 블로잉 공정은 덜 난류 정제에도 반영되어 더 높은 수율의 결과로 슬로핑이 감소합니다. 또한, 총 O2 소비량은 약 2%이며 기존 BOF 공정과 비교하여 평균 10℃의 태핑 온도가 낮습니다. 이는 강조의 더 나은 조 교반 및 균질화된 조건의 결과 때문입니다. 투입된 석회의 양은 탑블로잉 방식의 전로에 비해 약 10% ~ 15% 감소합니다.

N2에서 Ar로의 이상적인 전환점

탭핑 시 N2 수준은 N2에서 Ar로 전환 지점과 특히 퍼지 유량을 이동하여 정제 과정에서 유연하게 조정됩니다. 일반적인 관행은 정제 시작 시 낮은 N2 유량과 전환 후 Ar 퍼징 강도의 상당한 증가에 대한 것입니다. 따라서 가장 낮은 [C] x [O] 제품을 구현하는 것이 바람직하며 정제 기간의 마지막 1/3에서 집중 퍼지가 적절합니다.

일반적으로 정제 공정 가스의 25%까지는 종류와 퍼징 강도가 강조의 N2 수준에 영향을 미치지 않습니다. 이 정제 단계에서 Ar을 사용한 퍼징은 비용 효율적이지 않고 목적도 없습니다. Ar은 N2보다 비쌉니다. 가장 낮은 N2 수준을 목표로 하려면 분사 시간의 25%와 50% 사이에서 N2에서 Ar로 전환해야 합니다. 특히 50% 이상의 정제 과정에서 느린 스위칭은 탭핑 시 N2 수준을 매우 높게 만듭니다.

바텀 블로잉의 도입은 특히 컨버터의 하부에서 튀는 것을 상당히 증가시킨다. 동시에 이것은 금속 손실과 콘의 스컬링을 줄입니다. 혼합 취입 공정의 성공 여부는 바닥 교반 장치의 효율성에 달려 있습니다. 이러한 장치는 신뢰할 수 있고, 효과적인 교반을 유발하고, 수명이 상당히 길어야 하며, 변환기 작동 중에 막히지 않아야 합니다.

슬래그 비산 및 혼합 분사

슬래그 튀기는 BOF 캠페인의 수명을 매우 높은 수준으로 늘리는 데 사용되는 입증된 기술입니다. 탭핑 후, 전로의 슬래그는 2분에서 5분 범위의 기간 동안 라이닝의 다른 영역에 N2와 함께 튀겨집니다. 또한 슬래그 코팅 및 슬래그 세척과 같은 관행이 있습니다. 이 방법은 태핑 후 변환기에 소량의 액체 슬래그를 유지합니다. 슬래그는 백운석 또는 원시 백운석으로 농축됩니다. 그 후, 전로를 여러 번 흔들어 바닥과 인접 지역을 얇은 슬래그 층으로 덮습니다. 핫 패칭 및 건닝은 전로의 내화 라이닝 ​​수명을 연장하는 또 다른 방법입니다.

슬래그 튀기는 크림 같고 끈적한 슬래그와 함께 가장 잘 작동합니다. 그러나 끈적끈적한 슬래그는 송풍구/플러그에서 가스 제트의 자유로운 방출을 방해하거나 심지어 완전히 차단하는 슬래그 층으로 전로의 바닥에 쌓이게 합니다. 이것은 일반적으로 바닥 교반 시스템 자체의 오작동이 아니지만 바람직하지 않은 가스 분포로 인해 야금 결과가 크게 저하됩니다.

바닥 교반 요소를 덮고 있는 슬래그 층이 있는 경우, 방향성 제트 기류로 가스를 주입할 수 없기 때문에 효과적인 바닥 교반이 불가능합니다. 그것은 탈출할 균열을 찾을 때까지 라이닝과 슬래그 층 사이를 기어갑니다. 이 경우 중요한 교반 효과가 더 이상 완전히 확립될 수 없습니다. 매우 두꺼운 슬래그 층이 있는 경우 가스가 배럴을 따라 위쪽 원뿔 또는 입구까지 기어들어가 교반 효과 및 야금 효과를 전혀 나타내지 않을 수 있습니다. 이 현상을 그림 6에 나타내었다. 화염으로 식별할 수 있는 천연가스를 사용하여 검증하였다. 설명된 지역에서 천연 가스가 누출된 것이 감지되었습니다. 도 6의 좌측은 바닥을 막 덮고 있는 슬래그층의 상황을 나타낸다. 우측은 슬래그가 집중적으로 튀는 경우에 생성된 슬래그 층이 바닥, 하부 너클, 배럴을 덮고 있는 상황을 보여줍니다.

그림 6 교반 가스 분포에 튀는 슬래그의 영향

극단적인 경우 불활성 가스가 용융물이나 슬래그와 전혀 접촉하지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 따라서 바닥 교반 시스템의 기능을 유지하기 위해서는 바닥 두께를 정기적으로 관리하고 조기 대책을 시작하는 것이 필요합니다.

결합 블로잉의 장점  

바닥 퍼지 시스템을 구현하는 근본적인 이유는 한편으로는 야금학적 결과를 개선하고 다른 한편으로는 최저 비용으로 고품질의 경제적인 O2강 생산을 보장하기 위해서입니다. BOF 전로에서 탑 블로잉보다 결합된 취입 전로의 가장 중요한 이점은 (i) 취입 주기의 가속화로 탭에서 탭까지의 시간 단축, (ii) 더 짧고 빠른 슬래그 형성 및 슬래그와 강조 사이의 개선된 상호작용( 스크랩/플럭스 첨가 용융을 위한 더 나은 조건, 더 높은 스크랩/열간 금속 비율), (iii) 재블로우 감소 및 조성 및 온도의 증가된 적중률, (iv) 개선된 강조 균질화/교반 및 온도 분포, (v) ) 특정 조성을 달성하는 정확도 향상, (vi) 개선된 공정 제어(탭핑 온도 및 원소 수준에 대한 더 높은 정확도), (vii) 강 및 플럭스 추가 수율 개선(슬래그 부피 감소 및 슬래그 및 용융 분진에 대한 철 손실 감소), (viii) 스플래쉬 및 스피팅 및 슬로핑 감소, (ix) (FeO), [P] 수준 및 [Mn] 산화 감소, 따라서 O2 소비 감소, (x) 슬래그 내 산화철 감소, (xi) 취입 효율 개선 때문에 강하게 강화된 용융 교반, (xii) 강철의 더 낮은 최종 O2 함량으로 더 적은 양의 탈산제(철합금 및 알루미늄) 필요, (xiii) 절차 종료 시 불활성 가스 분사로 인해 강철 품질 개선 금속 내의 가스 농도를 감소시키고 (xiv) 과열된 FeO가 풍부한 슬래그를 방지하여 내화 라이닝 ​​수명을 증가시킵니다.

복합 취입의 단점은 (i) 복합 취입 공정을 위한 전로 장비가 더 복잡하여 작업장 비용이 증가하지만 이는 위에서 언급한 장점으로 상쇄되는 것 이상이며, (ii) Ar 가스의 높은 비용 이는 많은 경우에 적어도 부분적으로 N2로 대체하려고 시도합니다. (iii) 다른 전로 라이닝에 비해 벽돌의 마모가 더 심하기 때문에 바닥 교반 노즐 또는 벽돌의 가용성이 종종 100% 미만입니다.