재가열로 및 그 유형

재가열로 및 그 유형

재가열로는 열간 압연기에서 철강 스톡(빌렛, 블룸 또는 슬래브)을 철강의 소성 변형 및 압연에 적합한 약 1200℃의 압연 온도로 가열하는 데 사용됩니다. 재가열로에서의 가열 공정은 강재가 로 입구에서 장입되고, 로에서 가열되고, 로 출구에서 배출되는 연속 공정입니다. 열은 주로 버너 가스와 용광로 벽의 대류 및 복사를 통해 용광로를 통과하는 동안 철강 스톡(그림 1)으로 전달됩니다.

그림 1   재가열로의 열 전달 메커니즘

강재의 장입 온도는 주변 온도에서 800℃까지 다양합니다. 강재의 목표 출구 온도는 압연 속도, 재료 치수 및 강 성분에 따라 달라지는 압연 공정의 요구 사항에 의해 결정됩니다. 철강 품질 측면은 온도 구배 및 표면 온도에 제약을 가합니다. 이러한 용광로에 사용되는 연료는 고체, 액체 또는 기체 연료일 수 있습니다. 푸셔형 재가열로의 개략도는 그림 2와 같습니다.

그림 2 푸셔형 재가열로의 개략도

재가열로의 크기는 일반적으로 냉간재에서 열간재를 압연기에 공급할 수 있는 용량으로 표시되며 시간당 톤으로 표시됩니다. 재가열로의 에너지 효율은 일반적으로 10℃에서 1200℃로 가열될 때 철강 스톡 열 함량의 증가를 사용된 연료 에너지(잠열 + 현열)로 나눈 것으로 정의됩니다. 재가열로의 일반적인 종단면은 그림 3에 나와 있습니다.

그림 3 재가열로의 일반적인 종단면

퍼니스의 많은 설계 기능은 에너지 효율성에 영향을 미칩니다. 여기에는 (i) 버너 유형, (ii) 용광로 치수, (iii) 용광로 구역 수, (iv) 벽 및 지붕 단열재 유형, (v) 스키드 설계, (vi) 연료 및 연소 공기 예열이 포함됩니다. 퍼니스 출구에서 나오는 뜨거운 연도 가스에 의해 회복기. 효율적인 퍼니스는 주어진 시간에 퍼니스 용량에 따른 철강 원료가 가능한 한 최소한의 연료와 인력으로 균일한 온도로 가열되도록 설계되었습니다. 용광로 설계에 중요한 매개변수는 (i) 장입물에 전달되는 열의 양, (ii) 용광로 내에서 철강 스톡을 가열하고 모든 철강 손실을 극복할 수 있는 충분한 열 생성을 포함합니다. iii) 발생된 열을 가열할 강재 표면으로 전달, (iv) 강재 내 온도 균등화, (v) 노에서 최소로 열 손실.

운영 방식도 에너지 효율성에 중요합니다. 이상적인 상황은 동일한 조성과 균일한 치수를 가진 한 가지 유형의 강재를 사용하여 정격 용량에서 노를 가동하는 것입니다. 그러나 실제로 이것은 발생하지 않으며 용광로 효율에 영향을 미치는 요인은 (i) 다른 치수, 조성 및 초기 온도의 강재가 동시에 용광로에 존재할 수 있고, (ii) 압연 지연이 느려지거나 느려질 수 있습니다. 용광로에서 철강 원료의 이동을 중지하고, (iii) 연료 구성과 가용성이 다를 수 있으며, (iv) 버너와 용광로 내부 조건이 저하되었습니다.

용광로의 에너지 효율은 일반적으로 Sankey 다이어그램으로 표시됩니다. 냉간 장입이 있는 재가열로의 일반적인 Sankey 다이어그램은 그림 4에 나와 있습니다.

그림 4 재가열로의 일반적인 Sankey 다이어그램

재가열로의 분류

재가열로 분류는 (i) 가열 방식에 따라, (ii) 재가열로 장입 방식에 따라, (iii) 재가열로 내 철강재의 이동에 따라 네 가지 방식으로 수행할 수 있습니다. iv) 열 회수 방법을 기반으로 합니다.

가열 방식에 따라 재가열로는 연소 가열 방식과 전기 가열 방식이 있습니다. 연소 가열식 로는 고체, 액체 또는 기체 연료를 사용할 수 있습니다.

재가열로는 장입 방식에 따라 회분식과 연속식으로 분류할 수 있다. 회분식 노에서 장입된 재료는 압연/단조 온도로 가열될 때까지 노상에서 고정된 위치에 남아 있는 반면 연속로에서는 장입된 재료가 노를 통해 이동하고 노를 통과하면서 압연 온도까지 가열됩니다.

연속로는 노 내부의 강재의 이동에 따라 푸셔로, 회전로, 보행로, 보행로, 롤러로로 더 분류할 수 있습니다.

열회수를 ​​기준으로 재가열로는 축열식 또는 환열식으로 나눌 수 있습니다. 축열식 재가열로는 축열식 버너를 사용하고 복열식로는 배기가스로부터 열회수를 위해 복열식을 사용합니다.

다양한 유형의 재가열로가 아래에 설명되어 있습니다.

배치로

이들은 모든 등급과 크기의 강철을 가열할 수 있는 오래된 유형의 용광로입니다. 이러한 유형의 용광로에서 가열되는 강재는 장입기에 의해 장입되고 현관문을 통해 인출됩니다. 이러한 용광로는 단일 접근 문이 있는 1제곱미터 미만의 난로에서 깊이가 약 6미터(m)이고 길이가 약 15m이고 출입문이 5~6개 있는 난로에 이르기까지 다양합니다. 배치 가열로는 연속 가열로보다 더 만족스럽게 약 1320℃의 온도로 재료를 가열하도록 작동될 수 있습니다. 또한 나중에 마무리 압연기에서 압연하기 위해 1차 압연기에서 직접 뜨거운 재료를 보관하기 위한 저장소로 사용할 수도 있습니다.

배치로의 단점은 (i) 생산 단위당 높은 자본 투자, (ii) 낮은 노상 면적 효율성, (iii) 가열된 제품 톤당 필요한 높은 노동 시간, (iv) 유연성이 거의 없음, 및 (v) 한계입니다. 가열할 조각의 길이에 따라.

푸셔형 퍼니스

푸셔 유형의 퍼니스에서 차가운 강철 스톡은 장입 측의 푸셔의 도움으로 앞으로 밀려납니다. 이전에 이 용광로는 빌릿 또는 블룸의 더 작은 섹션을 가열하기 위해 설계되었습니다. 초기 용광로의 난로는 길이가 짧고 용광로를 통해 강철 스톡이 쉽게 통과할 수 있도록 배출 끝을 향해 길이 방향으로 아래쪽으로 기울어졌습니다. 현재 푸셔 퍼니스는 길이가 약 25m에서 30m인 노로 더 길다. 이 퍼니스에는 상부 소성 또는 상부 및 하부 소성 중 하나가 장착되어 있습니다. 이러한 용광로는 일반적으로 (i) 예열 영역, (ii) 가열 영역 및 (iii) 담금 영역의 세 가지 영역이 있습니다. 5존 슬래브 재가열로와 같은 다중 존 노도 설계 및 운영되었습니다.

차가운 강철 스톡은 끝에서 또는 측면 도어를 통해 이러한 용광로에 장입할 수 있습니다. 어느 쪽이든, 강철 스톡은 장입 끝에서 푸셔로 장입된 마지막 조각을 밀어서 앞으로 이동합니다. 연속적인 재료 라인에 대해 냉간 강재를 밀 때마다 가열된 조각은 중력에 의해 압연기에 공급되는 롤러 테이블의 엔드 도어를 통해 배출 단부에서 배출되거나 측면 도어를 통해 밀 롤러로 밀려납니다. 적절한 수동 또는 기계적 수단으로 테이블을 제거하거나 기계적 추출기로 엔드 도어를 통해 빼냅니다.

푸셔 유형 용광로의 장점은 (i) 단위 자본 투자당 높은 생산량, (ii) 높은 노상 면적 효율성, (iii) 활용된 공간 단위당 더 높은 특정 생산량, (iv) 낮은 유지 관리 비용, (v) 장입 용이성을 포함합니다. 및 재료 배출, (vi) 밀어낸 두 재료 사이의 더 낮은 온도 차이, (vii) 모든 온도 수준에서 가열 속도의 더 많은 제어, (viii) 온도의 점진적 상승으로 모든 등급의 차가운 재료 충전 허용, 및 (ix) 더 높은 압연기 수율을 갖도록 가열될 조각의 더 긴 길이를 위해 제작될 수 있습니다.

푸셔형로의 단점은 (i) 접촉면이 정사각형이어야 하기 때문에 강재의 단면적을 제한하여 용광로에 강재가 쌓이는 것을 방지하고, (ii) 소량 또는 두께의 강재를 효율적으로 가열하기 위한 유연성이 거의 없다는 것입니다. 강철 스톡, (iii) 수냉식 스키드 유지 관리가 어려움, (iv) 수냉식 스키드로 인해 가열된 강철 스톡에 더 차가운 줄무늬가 생성됨, (v) 강철 스톡의 두께를 수냉식 시 최대 300mm ~ 350mm로 제한 스키드가 사용됨, (vi) 난로에 스케일이 쌓이면 문제가 발생하고 일정이 끝날 때 용해로를 비우는 데 비용이 많이 들며, (vii) 혼합 크기의 철강 스톡을 용해로를 통해 밀어 넣는 것이 바람직하지 않습니다.

회전 노로

회전식 노상로는 파이프 압연기에서 둥근 빌렛을 가열하고 단조 공장에서 짧은 길이의 블룸 또는 빌렛을 가열하는 데 사용됩니다. 로터리 노상로는 노와 충, 방전을 위한 보조 장비로 구성됩니다. 용광로는 그림 5와 같이 고정 용광로 벽에 지지된 고정 용광로 지붕과 회전식 원형 노로가 있습니다. 용광로 내부에는 외부의 찬 공기가 용광로로 유입되는 것을 방지하기 위해 양압이 유지됩니다. 퍼니스에는 퍼니스의 압력을 유지하기 위한 내부 및 외부 워터 씰이 있습니다.

버너는 외부 및 내부 벽 또는 퍼니스 지붕에 장착됩니다. 노의 외벽에는 충방전로 문이 있으며 충방전은 충방전 기계의 도움으로 이루어집니다. 충전과 방전이 동시에 진행됩니다. 둥근 빌렛을 화로에 넣으면 바닥이 일정한 각도로 회전합니다. 원형 빌렛은 용광로 내부의 방사형 경로를 따르며 단일 행 또는 다중 행으로 배열됩니다. 노 회전 노로는 예열, 가열 및 담금질 구역으로 나뉩니다. 예열 구역에는 버너가 없습니다. 연도 개구부는 장입로 도어 근처의 측벽에 배치됩니다. 고온의 배기 가스는 회전 노상을 통해 반대 방향으로 흐르고 로 외부의 연도 및 굴뚝으로 들어가 대기로 배출됩니다. 고온 배기 가스의 흐름 과정에서 예열 구역의 빌렛은 주로 대류에 의해 가열됩니다. 예열 구역의 길이는 회전로 주변 길이의 약 1/4을 차지합니다. 담금질 구역의 길이는 회전 노상로 주변 길이의 약 20분의 3입니다. 또한 충전로 도어와 배출로 도어 사이에 둥근 빌릿과 버너가 없습니다. 중간에 칸막이가 있습니다. 충방전로 도어 사이의 거리는 회전로 주변 길이의 약 1/10입니다.

그림 5 회전식 노상 재가열로

회전 노상 노의 강철 스톡은 수평 또는 완만한 경사 노상에서 앞으로 이동합니다. 따라서 연속 푸셔 노의 과도하게 경사진 노로의 단점이 없습니다. 이 용광로는 배치식 용광로와 비교할 때 모든 온도 수준에서 가열 속도를 제어하는 ​​더 나은 수단을 가지고 있습니다. 이 용광로의 단점은 (i) 생산 단위당 높은 자본 비용, (ii) 단위당 높은 공간 비율, (iii) 낮은 노상 면적 효율성, (iv) 노상 수준의 벽 내화물 및 밀봉이 높은 유지 관리 수준을 필요로 한다는 점입니다. .

보행광로

초기에 보행 빔로는 용광로 열에 직접 노출되고 열 부식을 받는 합금강 보행 빔으로 설계되었습니다. 따라서 이 용광로는 최대 1065℃의 온도에서 작동되었습니다. 이 용광로는 재가열 온도가 최대 1320℃인 강철 가열에 적합하지 않았습니다.

현재 보행 빔은 내화물이 용광로의 열에 노출되도록 내화물이 늘어선 수냉식 강철 부재로 만들어집니다. 대안으로, 빔과 지지대는 상단 표면에 버튼이 있는 수냉식 파이프 섹션으로 구성되어 뜨거운 재료가 수냉식 파이프와 직접 접촉하지 않도록 합니다. 워킹 빔 용광로는 이제 빌렛, 블룸 및 슬래브를 재가열하는 데 사용됩니다.

워킹 빔 퍼니스에는 두 세트의 빔이 있습니다. 강철 스톡은 고정 또는 고정 빔에 있습니다. 전진을 위해 미리 설정된 거리만큼 전진하는 빔을 이동시켜 철강 스톡을 들어올려 난로의 다음 단계로 스톡을 올려 놓습니다. 난로의 다음 단계에 스톡을 놓은 후 움직이는 빔은 원래 위치로 돌아갑니다. 이것은 그림 6에 나와 있습니다.

그림 6 보행 빔 메커니즘

워킹 빔 퍼니스는 일반적으로 끝단 또는 측면 충전 및 방전으로 설계됩니다. 빔은 유압식 또는 기계식으로 작동될 수 있습니다. 가열되는 재료 스톡의 위와 아래에 측벽 버너를 사용한 교차 소성이 사용되고 있습니다. 일부 용광로에서 재료는 복사형 지붕 버너 또는 지붕과 재료 아래에 배치된 버너로 가열됩니다.

워킹빔로의 장점은 (i) 가열될 재료가 스티커를 피하기 위해 서로 분리될 수 있다는 점, (ii) 로에 쌓이는 것과 로내 체류 시간이 감소된다는 점, (iii) 빔 메커니즘을 활성화하여 양쪽에서 퍼니스를 비울 수 있음, (iv) 수냉식 스키드와 라인 접촉이 없기 때문에 스키드 마크가 없음, (v) 마찰이 없기 때문에 난로 마모 및 재료 손상이 실질적으로 없음 재료와 노상 사이에, (vi) 적절한 수의 보행 빔을 선택하여 혼합 크기를 장입할 때 더 나은 노상 활용을 얻을 수 있으며, (vii) 활용도를 향상시키기 위해 전체 노 길이를 확장할 수 있는 가능성이 있습니다. 용광로 폐가스 및 연료 소비 감소.

워킹 빔로의 단점은 (i) 시스템 복잡성, (ii) 높은 자본 비용, (iii) 노상 씰 및 노상 내화물의 높은 유지 관리 및 (iv) 재료 가열 중에 떨어지는 스케일로 인한 문제입니다. .

걷는 난로

가열 챔버를 통한 철강 스톡의 통과와 관련하여 보행 빔로와 유사합니다. 차이점은 이 두 용광로의 운반 방법에 있습니다. 걷는 노로에서 강철 스톡은 고정 내화 교각에 있습니다. 이 교각은 화로의 구멍을 통해 연장되며 재료가 노에 고정되어 있는 동안 상단이 화로 표면 위에 있습니다. 따라서 용광로 가스는 대부분의 작업 바닥 표면과 난로 사이를 순환할 수 있습니다.

용광로의 배출 끝을 향한 재료의 이동을 위해 노상을 수직으로 올려서 먼저 재료와 접촉한 다음 교각 위로 짧은 거리 동안 더 올립니다. 그런 다음 난로는 미리 설정된 거리로 이동하고 정지하고 교각의 새 위치로 재료를 낮추고 가장 낮은 위치로 계속 하강한 다음 로의 장입 끝을 향해 시작 위치로 뒤로 이동하여 다음을 기다립니다. 뇌졸중. 보행로의 장점과 단점은 보행 빔로의 장점과 단점과 유사합니다. 워킹 노상 재가열로의 메커니즘은 그림 7에 나와 있습니다.

그림 7 보행형 노상 가열로의 메커니즘

롤러 노상 재가열로

롤러 노상로는 푸셔 또는 워킹 빔로에서 가열하는 것이 실용적이지 않은 상황에서 매우 긴 빌렛, 블룸 또는 슬래브를 가열할 때 유리하게 사용됩니다. 롤러 노상 노에서 노는 강철 스톡이 앞으로 움직이는 수냉식 구동 롤러 세트로 구성됩니다. 롤러 노상로의 단면은 그림 8에 나와 있습니다.

그림 8 롤러 노상 노의 일반적인 단면

롤러 노상 재가열로의 장점은 (i) 매우 긴 조각을 처리할 수 있는 능력이 있고, (ii) 교차 소성이 사용될 때 이 노의 구역 제어가 더 간단하고, (iii) 재료가 기계적 손상을 거의 또는 전혀 받지 않는다는 것입니다. (iv) 스키드 마크가 없고 (iv) 롤러 노상 용광로가 자동으로 비워집니다.

롤러 노상로의 단점은 (i) 용량 단위당 높은 초기 비용, (ii) 롤러가 적절하게 절연되지 않은 경우 롤러의 수냉식으로 인한 열 손실 증가, (iii) 롤러 노상입니다. 용광로는 동일한 용량의 푸셔형 또는 보행빔 용광로보다 좁고 깁니다.

로 재가열과 관련된 일반적인 문제

연속 재가열로와 관련된 몇 가지 일반적인 문제가 있습니다. 단일 구역 소성이 있는 퍼니스는 더 높은 규모의 손실과 관련이 있습니다. 단일 구역 소성로는 또한 상부 및 하부 연소로보다 고탄소강의 탈탄을 일으키는 경향이 더 있는데, 그 이유는 강이 수소 및 수증기 조합을 포함하는 노 가스에 더 오랜 시간 노출되기 때문입니다. 강철의 스케일링은 때때로 탈탄된 표면층을 제거하기 위해 의도적으로 실행됩니다. 상부 연소가 있는 퍼니스는 상부 및 하부 연소가 있는 퍼니스와 비교할 때 동일한 생산을 위해 더 긴 노상이 있습니다. 측면 배출로는 엔드 도어 배출로보다 고온단에서 공기 침투가 적습니다. 일반적인 중력 유형의 엔드 도어 배출은 용광로 배출 종단의 굴뚝 효과에 의해 용광로로 찬 공기를 유도합니다. 그러나 엔드 도어 배출은 가열된 물질을 제거하기 위해 기계적으로 더 간단합니다. 수평 난로는 충전 끝을 향해 위쪽으로 경사진 난로의 굴뚝 효과를 제거합니다. 이 굴뚝 효과는 뜨거운 끝에서 용광로로 찬 공기를 끌어들이므로 더 높은 연료 소비와 스케일 손실을 일으킵니다.