강철의 아르곤 세척

강의 아르곤 세척

가스 헹굼 공정은 비활성 가스를 강조에 주입하여 티밍 래들에 있는 액강을 헹구는 방법입니다. 아르곤(Ar) 가스는 본질적으로 불활성일 뿐만 아니라 강철에 대한 용해도도 매우 낮기 때문에 헹굼에 선호됩니다. 가열에 의한 기체의 팽창과 기체의 상승에 따른 압력의 감소로 헹굼이 일어납니다.

액체강의 Ar 헹굼은 균질한 온도, 조성 및 슬래그 금속 정련 반응 촉진을 위해 수행됩니다. 액체강의 Ar 헹굼은 비금속 개재물의 부유 및 분리를 위한 우수한 공정으로 보고됩니다.

태핑 후의 액강은 강철 태핑 시 티밍 레이들에 철 합금 및 침탄제의 첨가로 인해 티밍 레이들에서 성층화된다. 이 성층 강철은 Ar 세정 스테이션에서 Ar 가스를 퍼지하여 교반됩니다. 액체 강철 욕조를 통한 Ar 가스 퍼지는 빠른 열 균질화에 영향을 미치기에 충분한 수조 난류를 생성하는 데 도움이 됩니다. Ar과의 교반은 또한 화학 물질 첨가를 위한 혼합 속도를 향상시킵니다. 아르곤 헹굼에 대한 다양한 변수에는 가스 퍼지 속도, 액체 강철의 양(열 크기), 액체 강철에서 사용 가능한 과열도의 양, 이월 슬래그의 양, 첨가된 합성 슬래그 또는 래들 피복 화합물의 양, 화학 물질에 필요한 혼합 양이 포함됩니다. 추가.

숙련된 작업자와 야금술사는 가득찬 국자에서 정확하고 일관된 Ar 가스 헹굼의 중요성을 인식합니다. 연속 주조기(CCM)의 깨끗한 강과 우수한 주조성은 일관되고 부드러운 헹굼 교반에 달려 있습니다. Ar 헹굼 스테이션의 우수한 Ar 헹굼 제어 시스템은 재현 가능하고 정확한 아르곤 헹굼 속도와 시간을 용이하게 합니다.

Ar 가스는 상단에서 용강 수조로 깊이 삽입된 내화 랜스를 통해 또는 하단 퍼지 플러그를 통해 가득찬 레이들에 도입될 수 있습니다. 상단 내화 랜스는 'T', 'Y' 또는 직선 보어 유형일 수 있습니다. 하단 퍼지 플러그를 통해 도입된 Ar 가스는 상단 랜스를 통해 수조 상단에 Ar을 떨어뜨리는 것보다 더 효과적인 가스 헹굼 방법입니다. 일반적으로 헹굼 작업은 가득찬 국자 바닥에 있는 다공성 퍼지 플러그 배열을 통해 Ar 가스를 침투시켜 수행되며 상단 랜스 메커니즘은 국자의 플러그 회로가 일시적으로 작동하지 않는 경우 액체강 수조 헹굼을 위한 백업 수단 역할을 합니다. 티밍 레이들에 대한 가스 공급 연결은 퀵 커플링 시스템을 사용하여 수동으로 수행하거나 티밍 레이들을 올려놓은 이송 차량이 헹굼 스테이션에 도착할 때 자동으로 이루어질 수 있습니다. 요즘 대부분의 국자에는 아르곤 버블링을 위한 바닥 플러그가 장착되어 있습니다. 아르곤이 있는 상단 교반의 데이터는 국자의 자유 개방 성능을 약간 감소시킵니다.

레이들 바닥에 있는 다공성 플러그 어셈블리의 개략도와 다양한 유형의 다공성 퍼지 플러그가 그림 1에 나와 있습니다.

           그림 1 다공성 플러그 어셈블리 및 다양한 유형의 다공성 플러그

그림 1은 6가지 유형의 다공성 플러그의 표준 형상을 보여줍니다. 왼쪽부터 등방성 플러그(no. 1 및 2), 슬라이스(no. 3) 및 동심원(no. 4)으로 구성된 구성 요소 플러그 및 원추형(no. 5) 및 직사각형(no.6)으로 구성된 모세관 플러그입니다.

그림에서 볼 수 있듯이 다공성 플러그는 원추형 또는 직사각형 모양입니다. 원추형 플러그는 라이닝 전에 플러그가 마모되는 경우 교체하기 쉽습니다. 직사각형 플러그는 주변 벽돌과 기하학적으로 호환되며 플러그 수명이 라이닝과 유사한 경우에 유리하게 사용할 수 있습니다. 등방성 플러그의 성능과 수명은 금속 인서트와 함께 적층된 2개 또는 3개의 구성요소로 요소를 생산함으로써 향상될 수 있습니다. 소위 방향성 다공성 또는 모세관 플러그의 주요 이점은 플러그가 라이닝 벽돌과 동일한 밀도 내화물로 만들 수 있거나 심지어 더 밀도가 높다는 것입니다. 그 결과 고온 압축 강도가 증가하고 침식에 대한 저항성이 향상되며 서비스 수명이 연장됩니다. 모세관 플러그의 단점은 아르곤 가스 압력 손실 시 액체강이 침투하기 쉽다는 것입니다.

Ar 가스의 고압 기포가 비금속 개재물을 슬래그 표면으로 가져가 액체강의 세척을 돕는 운반제가 되기 때문에 부드러운 Ar 헹굼은 비금속 개재물을 부유시킵니다.

바닥 퍼지 플러그를 사용한 Ar 헹굼에서 다음 조건은 가득찬 국자에서 올바른 교반 에너지를 달성하고 유지하는 능력을 방해할 수 있습니다.

• Ar 가스의 채널링으로 인해 예상보다 낮은 헹굼 속도
• Ar 공급 시스템의 누출
• 플러그 상태 변화로 인한 가변 배압의 존재
• 슬래그 두께와 농도가 다양하여 교반 속도를 판단하는 데 오류가 있을 수 있음
• 채워진 각 국자에 대한 헹굼 이력의 실시간 기록 부족

이러한 조건은 다음과 같은 부정적인 영향으로 비용이 많이 들 수 있습니다.

• Ar 가스의 과도한 소비
• CCM에서 강철의 불량한 주조성(노즐 막힘)
• 슬래그 함유물의 부적절한 제거
• 알루미늄(Al) 첨가 결과의 부재
• 레이들 슬래그 라인 내화 마모의 결과
• Ar 헹굼의 목적이 달성되지 않을 수 있음
• 헹굼된 강철의 더 높은 총 산소

균질한 수조 온도와 조성을 달성하기 위해, 국자에 있는 강철은 보통 가스 버블링 속도로 아르곤 가스 버블링에 의해 가장 자주 교반됩니다. 0.6 N cum/min 미만.

다른 제강 공정과 마찬가지로 Ar rinsing의 기본은 대량 운송 제어를 기반으로 합니다. 대량 수송 제어를 위해서는 시스템의 대류가 필요합니다. 고온 시스템(약 1600 deg C)인 시스템에 불활성 가스가 도입되어 부력이 발생하여 대류가 발생합니다.

대부분의 슬래그 금속 반응의 경우 속도는 주로 슬래그 금속 계면을 가로지르는 반응물과 생성물의 질량 전달에 의해 제어됩니다. Ar로 헹구어진 국자에 있는 강철 욕과 같은 헹굼 시스템에서 슬래그 금속 계면 영역은 강철 욕의 교반 정도에 의해 영향을 받고, 이는 차례로 헹굼 능력에 의해 결정됩니다.

가스 버블링에 의한 수조 온도 및 조성의 균질화는 주로 주입된 가스의 부력 에너지 소산으로 인해 발생합니다. 가스의 효과적인 교반력을 설명하는 열역학적 관계는 Pluschkell에 의해 유도되었습니다. 다음은 Pluschkell ​​관계에서 파생된 교반력에 대한 방정식입니다.

e=14.23(VT/M) 로그 [(1+H)/1.48 P?]

어디에

이 W/ton 단위의 헹굼력입니다.

V N Cum/min 단위의 가스 유량입니다.

티 는 켈빈 단위의 목욕 온도입니다.

남 톤 단위의 목욕 중량입니다.

하 미터 단위의 가스 주입 깊이입니다.

피? 는 수조 표면의 가스 압력(atm)입니다.

95% 균질화를 달성하기 위한 교반 시간은 혼합 시간 t으로 정의됩니다. .

가스 교반 시스템에서 혼합 현상을 다루는 수많은 실험 및 이론 연구가 있었습니다. 혼합 시간을 나타내는 다음 관계 t (s), 교반력 측면에서   (W/ton), 국자 직경, D (m) 및 주입 깊이, H (m), Mazumdar와 Guthrie의 작업에서 얻었습니다.

t(s) =116(e)¯¹/³ (D?/³H¯¹)

헹굼 플러그 위치

바닥 헹굼 플러그의 위치는 혼합 시간에 영향을 미칩니다. 혼합 시간은 하단 플러그를 중앙에서 떨어뜨리면 단축됩니다. 중간 반경에서. 국자 바닥 중앙에 배치된 헹굼 플러그는 수조의 상부에 금속 흐름의 환상 루프를 생성하고 하부에 데드 존이 생성되어 혼합 시간이 더 길어집니다. 편심하게 위치한 하단 플러그는 수조 전체에 걸쳐 광범위한 금속 순환을 일으켜 데드존을 방지하고 혼합 시간을 단축합니다.

국자 바닥의 헹굼 플러그가 중앙에서 벗어난 위치에 있을 때 금속과 슬래그 사이의 물질 전달이 방해된다는 점은 흥미롭습니다. 중앙에 위치한 헹굼 플러그는 가스 유량이 증가함에 따라 슬래그 금속 유화를 증가시킵니다. 편심 위치에 있는 헹굼 플러그는 넘쳐나는 국자 벽에 가까운 눈으로 알려진 슬래그가 없는 영역을 만듭니다. 이것은 주 슬래그 상으로부터 슬래그 입자의 분리에 영향을 미치고 감소된 유화를 초래한다. 따라서 국자 바닥에 있는 헹굼 플러그의 위치에 대한 최종 선택은 주어진 작업에서 교반의 어떤 측면이 더 중요한지에 따라 결정되는 것으로 보입니다. 일반적으로 타협 솔루션이 적용됩니다.