고로 생산성 및 영향을 미치는 매개변수

고로 생산성 및 영향을 미치는 매개변수

고로(BF) 제철은 주로 잘 확립되고 입증된 성능, 유연한 원료 사용 및 높은 열 에너지 보존 능력으로 인해 열간 금속(HM)을 생산하는 가장 실용적인 수단입니다. 가장 신뢰할 수 있는 제철 공정입니다. BF 제철의 시작에 대한 정확한 날짜는 없습니다. 그러나 중요한 공정 설계와 재설계는 14세기부터 유럽의 제철로에서 구현되기 시작했습니다. 그 이후로 BF 제철 기술은 더 생산적이고 경제적으로 만들기 위해 지속적인 개발이 이루어지고 있습니다.

BF는 생산량을 늘리고 전반적인 효율성을 향상시키기 위해 엄청난 수정과 개발을 거쳤습니다. 기술 개발과 과학적 연구를 통해 BF 제철 기술이 최적의 작업 조건에 도달할 수 있었습니다. 이 기술은 더욱 성숙해졌으며 BF 제철 공정은 이제 효율성의 열역학적 한계에 가깝게 작동하는 고도로 발달된 공정이 되었습니다. 대체 철 제련 공정의 개발조차도 BF 기술과의 경쟁이 치열해지고 있습니다.

BF는 본질적으로 고형물(철 함유 부하, 코크스 및 플럭스)과 나중에 용융 액체가 샤프트 아래로 이동하는 역류 이동상로입니다. 미분탄과 산소(O2)가 풍부한 열풍을 베이스 근처의 송풍구 수준에서 분사합니다. 발생하는 다양한 반응에 의해 생성된 환원 가스는 로 샤프트 위로 이동하여 로 상단에 장입된 철 함유 물질을 환원시킵니다.

BF 프로세스는 BF의 성능에 영향을 미치는 다수의 상호 영향 변수에 영향을 받는 다변수 시스템으로 구성됩니다. 각 변수가 BF의 성능에 미치는 역할을 이해하려면 변수의 상호 영향을 분리해야 합니다. BF의 성능은 생산성이 주요 매개변수인 여러 매개변수에 의해 결정됩니다.

BF는 현재의 상태에 이르기까지 엄청난 수정과 개선을 통해 오랜 경험으로 만들어졌습니다. BF의 생산성을 높이기 위해 집중적인 작업이 수행되었습니다. BF의 작업량은 100cum 미만에서 5000cum 이상으로 증가했습니다. 이 크기의 용광로는 하루에 약 10,000톤의 열간금속(tHM)을 생산하며 연간 400만 톤 이상의 HM을 생산합니다. 내부 부피가 3000 cum에서 5000 cum 범위인 BF가 BF 성능에 최적인 것으로 보고되었습니다. 이것은 BF 성능이 작업량의 입방 미터당 하루 톤(t/d/cum)으로 일반적으로 표현되는 효율성을 측정하는 특정 생산성과 더 상관관계가 있음을 의미합니다. 일부 국가에서는 작업량 대신 유용한 볼륨이 고려됩니다. 여러 고로가 비생산성 2.5t/d/cum으로 가동되고 있습니다.

용광로 크기는 BF의 생산성 향상에 영향을 미치는 변수 중 하나일 뿐입니다. BF 생산성에 영향을 미치는 다른 많은 매개변수가 있습니다. Charged Burd, Furnace 설계, 사출 기술 및 공정 제어의 개발은 BF 생산성 향상에 도움이 됩니다. 예를 들어, BF 벨 레스 탑 장입 시스템은 용광로 내부의 공급 재료의 양호한 분포를 유지하고 결과적으로 가스 흐름과 생산 속도를 개선하기 위해 개발되었습니다.

BF 생산성은 단위 시간당 가능한 가스 처리량과 HM 1톤에 필요한 특정 가스 생성 간의 비율입니다. 따라서 생산성의 증가는 한편으로 가스 처리량의 증가를 필요로 하며, 이는 노 투과성의 개선을 의미하고 다른 한편으로는 특정 가스 요구량의 감소를 의미하며, 이는 환원제의 특정 소비의 감소를 의미합니다.

고로의 생산성에 영향을 미치는 몇 가지 요소가 있습니다. 그 중 주요 내용은 다음과 같습니다. 그러나 표시된 수준은 요인을 개별적으로 취했을 때의 수준이라는 점에 유의해야 합니다. BF 작업은 통합 작업이고 서로 다른 매개변수가 BF 내에서 서로 상호작용하기 때문에 이러한 영향은 추가되지 않습니다. 일부 매개변수는 강화 효과가 있는 반면 다른 매개변수는 약화 효과를 가질 수 있습니다.

원재료

BF 코크스, 견과 코크스 및 미분탄과 같은 연료 및 환원제 외에도 BF는 고온 금속(HM) 생산에 필요합니다. ii) 석회석, 백운석 및 규암과 같은 용융 재료, (iii) 망간 광석, 티타니-철 철광석 등과 같은 기타 재료('첨가제'라고도 함)

철 함유 재료에서 이러한 재료의 더 높은 철(Fe) 함량은 더 낮은 맥석 재료가 슬래그 형성을 위해 용융되어야 하는 노 내부로 들어간다는 것을 의미합니다. 따라서 Fe 함량이 높을수록 슬래그 부피 감소에 도움이 되고 BF 생산성이 향상됩니다. BF에 충전되는 철 함유 재료 혼합물의 Fe 함량이 1% 증가할 때마다 충전 혼합물의 Fe 함량이 최대 50%일 때 생산성이 약 2.4% 향상되고, 차지 믹스는 50% ~ 55% 범위이고, 차지 믹스의 Fe 함량이 55% ~ 60% 범위일 때 약 1.7%입니다. 일부 스크랩이 BF에 충전된 경우 BF 생산성에 대한 영향은 스크랩 형태의 Fe 투입량 10kg/tHM마다 0.6% 증가합니다.

석회석과 백운석은 BF에 직접 장입되면 BF 내부에서 소성됩니다. 이 하소 반응은 특정 연료 소비를 증가시키는 열을 필요로 합니다. 이러한 플럭스가 소결 또는 펠릿을 통해 충전되면 소성 반응이 BF 외부에서 발생하고 BF 작업 부피는 철 함유 재료에 의해 더 효과적으로 사용됩니다. 이는 차례로 BF 생산성을 향상시킵니다. 10kg/tHM마다 원시 석회석 소비량이 감소하면 BF 생산성이 0.5% 증가합니다. 백운석의 경우 BF 생산성의 증가는 10kg/tHM당 0.4%입니다.

BF에서 더 높은 생산성을 달성하기 위해서는 BF에서 고투과성 및 균질성을 제공하는 부하 재료가 필수적입니다. 따라서 BF 생산성 향상을 위해 부담 물질의 크기가 작은 충전을 제어해야 합니다. 철 함유 장입물에서 5mm 미만의 함량이 감소할 때마다 생산성이 1% 향상됩니다.

또한, 부담 재료는 짧은 체류 시간을 촉진하기 위해 높은 환원성을 가져야 합니다. 부담 재료는 또한 공정 방해를 피하기 위해 아연, 납 및 알칼리와 같은 트램프 요소의 함량이 낮아야 합니다. 고로 생산성은 소결 품질에 크게 좌우됩니다. 소결은 최적의 입자 분포, 고강도, 높은 환원성, 높은 다공성, 1250℃ 이상의 연화 온도, 7%에서 8% 범위의 일정한 FeO 함량 및 일정한 염기도를 가져야 합니다.

부하분배의 제어는 고로의 생산성 향상에 중요한 역할을 한다. 부하 분산 제어는 안정적인 부하 하강을 보장하고 벽의 가스 흐름을 조정하며(이는 비활성 영역을 생성하지 않고 높은 열 부하를 방지함) 양호한 고체 가스 접촉을 달성하는 데 도움이 됩니다. 2개의 벨 장입 장치의 경우 노정 반경에 대한 광석 부하 분포의 균일성이 증가하면 BF 생산성이 2% 향상되고 벨리스 장입 장치의 경우에도 동일하게 3% BF 생산성이 향상됩니다. 2개의 벨 충전 장치를 벨이 없는 충전 장치로 교체하면 BF 생산성이 4% 향상됩니다.

연료/환원제

BF에는 두 가지 유형의 연료/환원제가 사용됩니다. 이들은 상부에서 장입되는 야금코크스(BF 코크스)와 송풍구 수준에서 주입되는 미분탄/천연가스/코크스로가스/오일/콜타르이다.

BF 코크스는 여러 면에서 BF의 생산성에 영향을 미칩니다. 코크스의 높은 회분 함량은 더 많은 슬래그 형성 재료로 노를 장입하는 결과를 낳습니다. 이러한 재료는 슬래그를 형성하기 위해 융제되어야 합니다. 이것은 슬래그 부피를 증가시킵니다. 코크스의 회분 함량이 1% 감소할 때마다 BF 생산성이 1.3% 향상됩니다.

생산성에 영향을 미치는 BF 코크스의 다른 특성은 CSR(반응 후 코크스 강도), CRI(코크스 반응성 지수) 및 Micum 지수(M 40, M 25 또는 I 40 및 M 10 또는 I 10)입니다. 이러한 매개변수는 용광로 샤프트의 투과성과 송풍구 수준에서 코크스의 기계적 강도에 영향을 미칩니다. M40은 코크스의 파쇄성을, M10은 착용성을 나타낸다. CSR 및 M 40 값이 높을수록 CRI 및 M 10 값이 낮을수록 BF 생산성이 향상됩니다. M 25 비율이 1% 증가할 때마다 BF 생산성이 0.6% 증가하고 CSR 비율이 1% 증가할 때마다 BF 생산성이 0.7% 증가합니다. M 10 값의 경우 1% 감소할 때마다 BF 생산성이 2.8% 증가합니다. 그림 1은 BF 생산성에 대한 BF 코크스 특성의 영향을 보여줍니다.

그림 1 BF 생산성에 대한 BF 코크스 특성의 영향

BF 코크스의 황 함량은 BF 생산성에도 영향을 미쳤습니다. 0.1%마다 코크스의 황 함량이 감소하면 BF 생산성이 0.18%에서 0.71% 범위로 증가합니다. 증가는 HM의 0.05% 황 수준에서 0.18%, HM의 0.04% 황 수준에서 0.22%, HM의 0.03% 황 수준에서 0.27%, HM의 0.02% 황 수준에서 0.38%, 0.701%에서 0.71%입니다. 흠.

BF에 장입되는 코크스의 크기도 BF 생산성에 영향을 미친다. 플러스 80mm 코크스 부분의 함량이 1% 감소할 때마다 BF 생산성이 0.2% 증가하는 반면 마이너스 25mm 코크스 부분의 함량이 1% 감소할 때마다 BF 생산성이 1% 증가합니다.

미분탄/천연가스/코크스로 가스/오일/콜타르가 송풍구 수준에서 주입되면 일반적으로 가스의 특정 흐름에 영향을 주어 송풍구의 최고 온도를 낮추고 RAFT(단열 온도)를 증가시킵니다. 이러한 효과는 대체 연료의 주입으로 보상됩니다. 보조연료의 분사는 BF 생산성에는 영향이 없으나 산소의 분사를 동반하므로 분사된 산소로 인한 생산성 증가가 있다.

열풍 및 산소 농축

10℃마다 열풍의 온도가 증가하면 800℃~900℃ 범위에서 BF 생산성이 0.5%, 900℃~1000℃ 범위에서 0.4% 증가합니다.

블라스트 내 산소 비율이 25%까지일 때 10℃마다 열풍 블라스트의 온도가 증가하면 1,000℃에서 1,100℃ 범위에서 BF 생산성이 0.3%, 다음 범위에서 0.3% 증가합니다. 1,100℃ ~ 1,200℃ 범위에서 0.28%, 1,200℃ ~ 1,300℃ 범위에서 0.25%, 1,300℃ ~ 1,400℃ 범위에서 0.22%.

블라스트의 산소 비율이 25% ~ 35%일 때 열풍 블라스트의 온도가 10°C마다 증가하면 1,000°C ~ 1,100°C 범위에서 BF 생산성이 0.25% 증가합니다. 1,100 deg C ~ 1,200 deg C 범위에서 0.2 %, 1,200 deg C ~ 1,300 deg C 범위에서 0.2 %, 1,300 deg C ~ 1,400 deg C 범위에서 0.18 %.

블라스트의 산소 비율이 35%에서 40% 사이일 때 열풍 분사의 온도가 10°C마다 증가하면 1,000°C에서 1,100°C 범위의 BF 생산성이 0.2% 증가합니다. 1,100℃ ~ 1,200℃ 범위에서 0.18%, 1,200℃ ~ 1,300℃ 범위에서 0.16%, 1,300℃ ~ 1,400℃ 범위에서 0.14%

열풍의 습도 감소는 BF 생산성을 향상시킵니다. 1g/cum당 1,500 cum/tHM ~ 1,600 cum/tHM의 송풍량에 대해 BF 생산성 향상은 0.14%, 1,000 cum/tHM ~1,00 cum/tHM의 송풍량에 대해 BF 생산성 향상 0.06%입니다.

열풍을 산소로 농축하면 BF 생산성이 향상됩니다. 열풍이 25%까지 1% 농축될 때마다 BF 생산성이 25%에서 30%로 2% 향상되고 BF 생산성이 1.7%, 30%에서 35%로 향상됩니다. BF 생산성의 향상은 1.4%이며, 35%에서 40%로 BF 생산성의 향상은 1.6%입니다.

BF 탑 가스의 압력 증가는 BF의 생산성을 향상시킵니다. 최대 200kPa(초과) 범위에서 BF의 상단 가스 압력이 10kPa 증가할 때마다 뜨거운 공기 분사량의 해당 증가와 함께 BF 생산성의 향상은 1%입니다.

용융 과정을 가속화하기 위해 BF에서 가스의 차압이 증가합니다. 경계값까지 1%씩 증가하면 BF 생산성이 0.5% 향상됩니다. 동일하지만 경계 값을 초과하면 생산성 값이 0.3% 향상됩니다.

뜨거운 금속 및 액체 슬래그

태핑 연습은 BF에서 높은 생산성을 달성하는 데 중요한 역할을 합니다. 좋은 탭핑 실행에는 좋은 탭 구멍 길이, 적시 탭핑 열기, 탭핑 속도 제어, 적절한 노상 배수, 로가 건조된 후 탭핑 닫기가 포함됩니다. 탭 홀 질량의 품질은 좋은 탭핑 연습을 위해 매우 중요합니다.

용선의 규소 함량을 줄이는 것은 고로 생산성에 긍정적인 영향을 미칩니다. 규소 함량의 감소는 더 나은 광석 코크스 비율과 응집 영역의 아래쪽 이동으로 인해 달성됩니다. 이것은 실리콘을 뜨거운 금속으로 옮기기 위한 더 낮은 부피를 생성합니다. 0.1%당 열간 금속의 실리콘 함량 감소는 BF 생산성을 1.2% 향상시킵니다.

HM의 망간 함량 감소는 BF 생산성에 긍정적인 영향을 미칩니다. 용선의 망간 함량이 0.1% 감소할 때마다 BF 생산성의 증가는 광석의 망간 함량에 따라 0.22% ~ 0.44% 범위입니다. 광석의 망간 함량이 높을수록 영향이 낮습니다.

HM의 인 함량을 줄이면 BF 생산성이 향상됩니다. 인이 0.1% 감소할 때마다 BF 생산성이 0.6% 향상됩니다.

슬래그의 특성은 BF의 생산성에 상당한 영향을 미칩니다. 점도가 낮은 슬래그의 비체적을 낮추면 BF의 생산성이 향상됩니다. 슬래그의 10kg/thHM 감소는 장입물의 총량 및 철 함량에 관계없이 BF 생산성을 0.6% 증가시키는 데 기여합니다.

BF 생산성에 영향을 미치는 기타 요인

BF 생산성에 영향을 미치는 몇 가지 다른 요소가 있습니다. BF의 짧은 셧다운이 1% 감소하면 BF 생산성이 1.5% 향상됩니다. 감소된 블라스트에서 작동하는 BF가 1% 감소하면 BF 생산성이 1% 향상됩니다. 1%마다 탭핑 오픈 지연 건수 감소, 인접 탭핑 오픈 간격의 평균 지연 시간 0.5배는 BF 생산성을 0.1% 향상시킵니다.

자동 공정 제어는 환원제의 소비를 최소화하고 시스템에 의한 즉각적인 대응을 통해 행잉, 미끄러짐, 비계, 가스 채널링 등과 같은 노 공정 교란을 방지하고 뜨거운 금속 및 슬래그 매개변수 등을 안정화하기 때문에 노 생산성을 향상시킵니다. 자동 공정의 효과 고로 생산성에 대한 통제는 3% ~ 5% 범위입니다.