Steel Teeming Ladle 및 내화 라이닝

강철 국자 및 내화 라이닝

STL(Steel teeming Ladle)은 제강로에서 주조 시설로 액강을 담고 운반하기 위해 철강 공장에서 필요합니다. 오늘날 STL은 이전보다 훨씬 더 복잡한 방식으로 사용됩니다. 국자를 사용하여 철강 용광로에서 잉곳 주형으로 액체 강철을 운반하는 오래된 철강 용해 공장입니다.

STL에서 수행되는 다른 기능은 온도 제어, 탈산, 침탄기 및 합금철의 추가 및 포함 부유물입니다. 최근에는 사양이 엄격한 다양한 강종에 대한 수요가 크게 증가했습니다. 이 강은 2차 정제 공정을 통해 생산됩니다. STL의 라이닝은 2차 정제 공정과 관련하여 점점 더 가혹해지는 사용 조건을 견뎌야 합니다. 이러한 가혹한 조건은 더 긴 유지 시간, 더 높은 액체 온도 및 아크/화학적 가열입니다. 불활성 가스로 헹구고 액강의 탈기, 합금화 및 합성 슬래그 사용도 라이닝 마모를 가속화합니다. 이러한 활동으로 인해 STL 내화물의 품질에 대한 요구가 매우 높아졌습니다.

현재 철강 용해 공장 STL은 스키밍, 헹굼, 재가열 및 탈기 공정의 이동 구성 요소 역할을 합니다. 이러한 상점에서 주어진 열에 대한 노출 시간은 이전에 잉곳 티밍에 필요한 시간의 2배에서 5배로 확장되었습니다.

STL은 또한 운송 중 및 다양한 공정 단계에서 열 손실을 최소화하여 열을 보존하는 데 필요합니다. 이와 관련하여 첫 번째 가열 전에 국자를 적절하게 예열하고 열 손실을 최소화하는 방식으로 후속 열에서 국자를 순환시키기 위한 상당한 발전이 이루어졌습니다.

STL은 내열성과 강성을 갖도록 설계되었습니다. 또한 국자를 단열할 필요가 있습니다. STL에 포함된 액강이 적절한 온도를 유지하기 위해서는 적절한 단열이 필요합니다.

STL의 내화 라이닝 ​​수명은 안전상의 이유로 그리고 공정 지연을 피하기 위해 예측 가능하고 재현 가능해야 합니다. STL은 라이닝의 유지 관리를 위해 순환에서 제거되는 경우가 많습니다. 이는 철강 생산을 위한 국자의 적절한 공급에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 STL용 내화물의 비용이 상당하고 사용한 라이닝의 폐기 비용도 상당합니다.

가장 적합한 내화물 라이닝의 선택은 STL의 순환 주기, 2차 제강 공정, 철강 품질, 국자 가용성, 새로운 내화물 개발, 공장 물류 및 생산된 조강 톤당 내화물 비용을 포함한 여러 요인에 따라 달라집니다. .

국자 순환 주기

래들 턴어라운드 시간은 한 번의 순환 주기를 완료하는 데 필요한 시간으로 철강 용해 공장의 원활한 운영을 위해 중요합니다. 일반적으로 한 강철 태핑에서 국자로 다음 강철 태핑까지 몇 시간이 걸립니다. 국자 처리 시간은 유통에 필요한 국자의 수를 결정합니다. 국자 순환 주기에는 다음 단계가 포함됩니다.

• STL 점검 및 유지보수 ? STL은 액체강을 약 1600~1650℃의 온도에서 장기간 유지하는 데 필요합니다. STL에서 수행해야 하는 다양한 프로세스와 함께 이러한 고온은 라이닝이 마모되었음을 의미합니다. 따라서 STL을 양호한 상태로 유지하려면 지속적인 검사와 유지 관리가 필요합니다. 레이들 슬래그를 제거하고 레이들 웰 청소, 슬라이드 게이트 검사 및 수리, 레이들 웰 샌딩을 제공하기 위해 가열 사이의 STL 처리가 필요합니다.
• 레이들 예열 – 검사 및 유지 보수 후 STL은 레이들을 내부로 가져오기 위해 예열됩니다. 온도를 원하는 값으로 설정합니다. 국자 내부 온도가 검사 및 유지 보수 후 이미 원하는 수준에 도달하면 이 단계를 건너뛸 수 있습니다.
• 액강 태핑 – 1차 제강 공정의 액강을 STL로 태핑합니다. 액강을 태핑하는 동안 2차 정련 공정을 수행하기 위해 STL에 충분한 자유 판재가 사용 가능하도록 주의가 필요합니다.
• Ladle 운송 ?액강이 포함된 STL은 일반적으로 2차 정련 공정으로 이송 차량으로 운송됩니다. 이 단계에서 온도 손실을 제어하기 위해 액강이 담긴 국자를 기다리는 것은 피해야 합니다.
• 2차 정련 공정 – STL의 액강은 요구 사항에 따라 2차 정련 공정에서 다양한 처리를 거칩니다. 강철 등급. 이 단계에서 액체강의 화학 성분과 온도 조정이 수행됩니다. 성층을 줄이고 강을 균일하게 만들기 위해 액강의 린스도 수행됩니다.
• 연속 주조 – 2차 제강 공정 후 STL의 액면에 국자 덮음 컴파운드를 올려서 열 손실을 줄입니다. 복사 및 STL로 인한 상단은 액체강의 주조를 위한 연속 주조(CC) 기계의 레이들 터렛으로 이동됩니다. 열 손실을 줄이기 위해 국자 덮개도 사용됩니다. CC 작업이 끝나면 남은 액강 및 슬래그는 덤핑 레이들에 버리고 STL은 레이들 검사 및 유지 보수 구역으로 보내집니다.

국자 주기는 그림 1과 같습니다.

그림 1 국자 주기

STL 및 덮개 장치의 예열은 최근 몇 년 동안 크게 개선되었으며 많은 유형의 예열기(국자 수평 또는 수직)를 사용할 수 있습니다. 적절한 국자 예열 및 순환에는 열 충격을 최소화하여 내화 수명을 연장하는 여러 이점이 있습니다. STL을 빠르게 순환하고 예열기를 가장 효율적으로 사용하는 실제 능력은 작업장 레이아웃과 국자 이송 능력에 따라 작업마다 크게 다를 수 있습니다.

제강은 복잡하고 어려운 공정으로 내화물의 종류를 선정하는 것은 간단한 작업이 아닙니다. 일반적으로 원하는 모든 특성(물리적, 화학적 및 열적)을 하나의 재료에 모두 포함하는 것이 불가능하기 때문에 내화물 선택 자체는 종종 절충안입니다. 한 기능은 일반적으로 다른 기능을 손상시키면서 얻습니다. STL의 내화 라이닝은 처리의 모든 단계에서 라이닝에서 산소가 흡수되는 경우 생산되는 강철의 품질에 영향을 줄 수 있습니다. 결합되지 않은 형태의 SiO2를 포함하는 라이닝은 현대 국자에서 문제를 일으킬 수 있습니다.

최근에는 비선형 내화물 특성과 과도 온도 체제를 사용하는 유한 요소 분석이 STL의 내화물 거동을 연구하는 데 사용됩니다. 매우 복잡하지만, 연구는 본질적으로 레이들에서 사용하는 모든 단계에서 레이들 내화물에 적절한 압축 정도를 유지하기 위해 노력합니다. 과도한 압축력은 래들 플랫 섹션과 같은 영역에서 내화 균열 및/또는 좌굴을 유발할 수 있습니다. 원하는 압축 응력보다 낮으면 접합부나 틈이 생겨 액강이나 슬래그가 침투할 수 있습니다.

내화물의 속성은 STL에서 적절한 거동을 제공하도록 조정될 수 있습니다. 내화물 팽창을 보다 바람직한 수준으로 높이거나 낮추려면 특정 내화물을 사용해야 합니다. Ladle 유한 요소 분석은 STL에서 내화물 서비스의 개선된 거동을 위한 귀중한 지침을 제공합니다.

STL의 내화물은 최소 비용으로 최대 서비스를 제공하기 위해 유형과 두께가 구분됩니다. 라이닝은 국자 용량과 무게 요구 사항을 충족하기 위해 상대적으로 얇습니다. 일반적으로 작업 라이닝의 두께는 배럴에서 150mm에서 225mm, 바닥에서 225mm에서 300mm입니다. 안전 라이닝 두께는 50mm에서 150mm까지 다양합니다.

라이닝에 일반적으로 사용되는 내화 재료는 백운석 벽돌, 마그네시아 크롬 벽돌, 마그네시아 탄소 벽돌, 고 알루미나 벽돌, 알루미늄 탄소 벽돌 및 고 알루미나 캐스터블입니다. 내화물 구조의 유형은 작동 조건과 STL을 빠르게 순환시키는 능력에 따라 크게 달라집니다. 고알루미나 내화물은 슬래그 라인을 제외한 대부분의 STL 영역에 적합합니다.

안전 라이닝은 제한된 시간 동안 강철이나 슬래그를 유지하는 기능을 하지만 본질적으로 외피 단열재를 제공합니다. 여러 구성 요소 안전 라이닝을 사용하여 쉘 온도를 더욱 낮출 수 있습니다. 일부 공장에서는 강철 외피 온도를 낮추기 위해 고강도 단열 벽돌과 합성물로 만든 100mm 두께의 안전 라이닝을 사용합니다.

슬래그 라인의 더 높은 강철 쉘 온도는 주로 슬래그 라인 작업 라이닝 벽돌의 더 높은 열전도율로 인해 발생합니다. 일반적으로 안전 라이닝 수명 감소 및/또는 강철 침투 위험 증가 및 파손 가능성으로 인해 안전 라이닝의 일부로 진정한 절연 재료를 사용하는 STL은 거의 없습니다.

STL에 사용되는 특정 내화 구조는 대부분의 철강 용해 공장에서 지속적으로 변경됩니다. STL의 각 영역에서 내화물 선택에 중요한 몇 가지 요인과 내화물 속성이 있습니다. 그 중 일부는 아래에 설명되어 있습니다.

충격 영역의 마모는 태핑의 초기 기간 동안 높은 모멘텀 강철 흐름이 레이들 바닥(일부 경우에는 하부 측벽)을 때릴 때 발생합니다. 이 마모의 심각도는 상점에 따라 다르며 추가 두께나 품질의 내화재를 사용해야 합니다. 일반적으로 하천 충격에 대한 내화물은 고온 강도에 따라 최대 내식성을 갖도록 선택됩니다.

STL의 하부 및 하부 배럴 영역에서는 헹굼 또는 재가열 중 침식 및 가열 사이의 디스컬링 중 물리적 손상으로 마모가 발생합니다. 어떤 경우에는 CC 기계의 강철 차단과 슬래그 투기 사이의 시간에 이 영역에 남아 있는 슬래그가 슬래그 침식 문제를 일으킬 수 있습니다. 일반적으로 이 지역의 슬래그 침식은 추가 내화 두께를 제공하는 것을 제외하고는 구역을 지정하기에 충분하지 않습니다. 두개골 제거로 인한 손상은 때때로 바닥 수리가 필요할 정도로 충분히 심각할 수 있습니다.

배럴 영역은 일반적으로 STL에서 가장 덜 심각한 마모 영역이며 품질 및/또는 두께에 따라 구역을 지정할 수 있습니다.

많은 STL의 가장 심각한 마모 영역은 내화물이 심각한 부식에 노출되는 레이들 슬래그 라인입니다. 발생하는 슬래그는 제강로에서 이월된 고철산화물(Fe2O) 슬래그, 부분 슬래그 스키밍 후 도입된 인공 슬래그, 헹굼 또는 주입과 같은 특정 야금 목적 동안 추가되거나 형성된 슬래그, 형성되거나 순환되는 슬래그를 포함합니다. 탈기 중. 다른 유형의 슬래그는 일반적으로 기본적이기 때문에 STL 슬래그 라인에는 기본 내화물이 필요합니다.

내화물에 대한 부식 효과는 아크 재가열이 국자 슬래그를 과열시켜 강철 온도를 제어하고 추가하는 데 사용되는 경우 특히 심각합니다. 슬래그의 온도는 강철 온도보다 40℃에서 150℃ 높을 것으로 예상할 수 있습니다. 이러한 온도에서 슬래그 침식률은 2~5배 증가할 수 있습니다. 슬래그 침식은 슬래그 염기도, Al2O3 함량 및 슬래그에 MgO 첨가를 제어함으로써 감소될 수 있습니다. 따라서 아크 재가열 중 침식량에 대한 상당한 제어는 MgO가 첨가된 조성물을 사용하여 얻은 제어된 슬래그와 슬래그 과열도를 제어하기 위한 일관된 슬래그 세척의 사용을 사용하여 얻을 수 있습니다. 슬래그 라인의 경우 백운석, 마그네사이트 크롬 또는 MgO-C 벽돌이 사용됩니다.

열 순환 손상은 또한 STL의 모든 영역에서 마모의 원인 중 하나입니다. 예열의 적절한 사용과 국자 덮개의 광범위한 사용으로 이러한 손상의 범위를 크게 최소화할 수 있습니다. 언제든지 가능한 최소한의 STL을 사용하고 이러한 국자를 가능한 한 빨리 순환시키기 위해 열 순환 손상의 범위를 최소화하십시오.

들어올릴 때와 국자 주기의 다른 부분에서 국자가 휘어지는 것은 국자 수명에 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다.
국자와 안감의 개선된 디자인으로 이러한 영향을 방지하려는 노력이 계속되고 있습니다.

STL은 아치 쐐기 또는 키가 있는 유형의 벽돌 구조로 늘어서 있습니다. 다른 유형의 벽돌 구조는 국자의 경사면에 대해 위쪽으로 나선형 벽돌을 사용할 수 있도록 하는 반 보편적인 모양을 사용합니다. 이 유형의 건축에서 벽돌 잠금은 구부러진 결합 표면에 의해 수행됩니다.

모든 경우에, 안감을 압축 상태로 유지하고 이음부 침투를 방지하기 위해 매우 얇은(또는 전혀) 모르타르 조인트가 있는 단단한 구조가 필요합니다. 일부 공장은 배럴과 바닥 부분에 캐스터블이 늘어선 STL로 전환되었지만 기본 슬래그 라인을 주조하려는 노력은 그다지 성공적이지 못했습니다.

캐스터블이 있는 안감은 구조가 덜한 우수한 접합부를 제공하며 많은 부분이 사용한 안감의 일부를 재사용할 수 있는 비용 이점을 제공합니다. 캐스터블 국자는 공간을 포함한 특수 장비가 필요하며 매우 조심스럽게 설치하고 건조해야 합니다.

STL은 또한 브릭과 캐스터블의 조합이 사용되어 레이들 라이닝에 대한 캐스터블 및 벽돌 접근 방식의 최상의 기술 및 경제적 조합을 얻기 위해 사용됩니다.

내화 콘 또는 플러그는 국자 헹굼을 위해 주로 아르곤과 같은 헹굼 가스를 도입하기 위해 국자 바닥에 사용됩니다. 제어된 아르곤 흐름을 제공하기 위해 다른 방향 메커니즘을 사용하는 단면이 있는 플러그가 사용됩니다.

플러그의 안정적인 성능과 수명은 일관된 철강 제품 품질을 생산하는 데 매우 중요합니다. 적절한 흐름을 보장하기 위해 산소 연소 또는 기계적 세척으로 주어진 열을 가한 후 플러그 표면을 청소해야 하는 경우가 많습니다.

플러그용 내화물은 이 용도를 위해 특별히 설계된 고 Al2O3 또는 연소 MgO 재료이며 기계 또는 수동 장치에 의해 국자 외부에서 설치됩니다. 시스템은 일반적으로 뜨거운 국자에서 빠른 플러그 교체를 허용합니다. 플러그는 미리 결정된 사용 시간 후 또는 플러그에 내장된 시각적 마모 표시기가 과도하게 사용된 후 서비스에서 제거됩니다. 플러그 주변의 내화 시트 블록이 마모되기 때문에 플러그 주변 영역의 뜨거운 수리가 필요할 수 있습니다.

STL에서 CC 몰드로의 강철 흐름 제어는 슬라이드 게이트 시스템에 의해 수행됩니다. 슬라이드 게이트에 의한 액강 흐름은 흐름을 제어하기 위해 움직이는 스프링 또는 기타 장치에 의해 압력을 받는 내화판을 사용합니다. 다양한 슬라이드 게이트 시스템의 설계 및 구성은 CC 기계의 강철 주입 요구 사항에 따라 크게 다릅니다. 예를 들어, 스프링 위치와 냉각 방법은 다양한 게이트 시스템에 따라 다르며 플레이트의 이동은 유압 또는 기타 메커니즘에 의해 수행될 수 있습니다.

모든 슬라이드 게이트 시스템은 열 사이에 플레이트에서 압력을 제거하여 내화물을 검사하고 플레이트 또는 하부 노즐을 신속하게 교체할 수 있는 신속한 수단을 제공합니다.
일반적인 게이트 시스템의 내화물 구조에는 내화물이 포함됩니다. 국자 바닥의 시팅 블록과 상단 노즐, 고정 및 슬라이딩 플레이트, CC 기계의 턴디쉬에 튜브 또는 슈라우드용 하단 노즐 연결.

슬라이딩 및 고정 플레이트는 철강 플랜트 응용 분야에 사용되는 가장 독특하고 내구성이 강한 내화물 중 하나입니다. 이 플레이트는 장기간 작동에 대한 심각한 열 충격 및 강철 침식을 견뎌야 합니다. 이 판의 조성은 단순한 알루미나에서 산화물 시스템의 지르코니아, 복잡한 산화물-탄소 시스템까지 다양합니다. 사용되는 정확한 강판은 주로 주조할 강 성분과 강판 교체 빈도에 따라 다릅니다. 이러한 판 교체는 각 가열 후에 수행되는 판의 검사 후에 동반될 수 있습니다. 강판은 사용된 강철 등급 및/또는 내화 품질에 따라 한 번만 가열한 후 변경되거나 최대 20번의 가열 수명을 가질 수 있습니다.

각 가열 ​​후 전체 게이트 시스템은 다음 가열 전에 설치된 산소 랜싱 및 입상 내화 충전재로 잔류 금속 및 슬래그를 청소해야 합니다. 이 필러(국자모래)는 CC 기계에서 적절한 시간에 게이트가 열리기 전에 액체강이 게이트 시스템에 들어가는 것을 방지합니다. 레이들 샌드는 실리카, 지르콘 또는 기타 내화물 조합일 수 있으며, 기계적 프로빙 또는 랜싱 없이 열릴 때 슬라이드 게이트에서 액강이 자유롭게 흐를 수 있습니다.