액체 철의 과립화

액상 철 입자

액체 철의 과립화는 일관제철 공장의 철강 용해 공장에서 제강으로 소비할 수 없는 고로(BF)에서 과잉 생산된 뜨거운 금속을 처리하는 방법입니다. 그것은 과립 철(GI)로 알려진 고체 제품을 생산하는 비용 효율적인 방법입니다. GI는 선철과 같이 화학적, 물리적 성질이 좋아 제강용 주원료로 사용할 수 있다.

GI는 과립화되는 액체 철과 동일한 화학 조성을 가지고 있습니다. GI에 산화나 슬래그가 끼지 않고 금속 함량이 높습니다. 그림 1은 GI의 일부를 보여줍니다.

그림 1 과립 철

GI 공장은 제철 시설의 생산과 제철 시설의 액체 철 요구 사항 간의 불일치를 처리합니다. 물류적으로는 두 시설 사이에 위치합니다. BF에서 과잉 액체 철은 GI 생산을 위해 GI 공장으로 전용됩니다. 이는 BOF에서 냉각제로 내부 공급 원료로 사용하거나 용광로, 유도로(IF) 및 전기로(EAF)에서 사용할 외부 판매용으로 사용할 수 있는 GI를 생산하는 동안 BF에서 열풍량 감소를 제거합니다.

GI 플랜트는 BF 출력과 일치하는 용량으로 건설 및 운영될 수 있습니다. 돼지 주조 기계(PCM)의 대안이지만 용량이 훨씬 더 큽니다. 트윈 스트랜드 PCM의 용량은 돼지 금형에서 액체 철의 응고 시간으로 인해 제한됩니다. 또한 PCM은 복잡한 설계의 결과로 빈번한 기계적 유지보수가 필요합니다. GI는 선철과 동일한 특성을 갖지만 통 시스템에서 처리할 수 있다는 추가적인 이점이 있습니다.

액체 철의 과립화 공정의 4가지 기본 단계는 다음과 같습니다.

• 제립기로의 액체 철의 흐름 제어
• 액체 철 방울을 형성하고 물에 빠르게 담금질하여 과립화
• 보통 에어 워터 이젝터에 의해 응고 및 냉각된 GI 배출
• GI 탈수 및 보관 장소로 운송

과립화의 장비 및 과정

  장비는 BF 생산 속도로 대량의 액체 철을 과립화하도록 설계할 수 있습니다. 원리는 액체 철과 냉각수 사이의 열 전달을 기반으로 합니다. 액철의 냉각 및 응고 과정에서 방출된 열은 냉각수로 전달되어 공정에서 열을 방출합니다.

철의 과립화에 사용되는 장비는 표준 장비입니다.

과립 공장에서 액체 철 국자를 취급하기 위해 연속 주조 기계에 사용되는 터렛과 유사한 트윈 레이들 터렛이 사용됩니다. 턴디쉬와 결합된 터렛은 액체 철 국자 사이의 불연속성 없이 과립 공장에서 순조로운 순서 작업을 보장할 수 있습니다.

철의 과립화에 사용되는 턴디쉬는 약간의 수정을 가한 표준 연속 주조 턴디쉬입니다. 턴디쉬에는 스토퍼 로드 시스템 또는 슬라이드 게이트 시스템이 장착되어 있습니다. 이를 통해 문제 발생 시 신속하게 과립화를 중지할 수 있습니다. 과립화 속도를 제어하기 위해 표준 시스템을 사용할 수 있습니다. 턴디쉬와 노즐은 일반적으로 과립화 시작 전에 약 20~30분 동안 예열됩니다.

액체 철 제립기는 공정의 핵심입니다. 그것은 물을 담고 액체 철 분배기가 있는 탱크로 구성됩니다. 액체 철 분배기의 주요 기능은 액체 철 흐름을 더 작은 입자로 분할하고 물 표면에 고르게 분배하는 것입니다. 액체 철 흐름의 분할은 액체 철의 더 빠른 냉각을 위해 더 큰 표면적을 제공할 뿐만 아니라 과립기의 더 큰 표면적에 액체 철을 분배합니다. 이것은 또한 더 적은 양의 물에서 열 집중을 피하는 데 도움이 되며 따라서 액체 철의 높은 유속을 허용합니다. 액체 철 분배기는 액체 철 흐름의 열 충격과 장기간의 충격을 견뎌야 하기 때문에 중요한 장비입니다.

액체 철 방울의 외부 표면은 분배기에서 수면으로 이동하는 동안 그리고 수면을 관통하기 전에 응고됩니다. 이제 알갱이가 된 반액적의 나머지 내부 부분은 수면을 때리고 물 볼륨에서 움직임을 시작할 때 급냉됩니다. 알갱이가 물에 부딪힐 때 알갱이가 약간 변형되지만 쪼개지는 것을 방지하여 미세한 입자가 생성되는 것을 방지합니다.

과립 탱크의 물을 통해 철 과립이 이동하는 동안 철의 열이 냉각수로 전달됩니다. 냉각수를 사용하면 과립이 100℃ 미만의 온도에 도달할 수 있습니다.

100톤/시간의 과립화 속도에서 액체 철에서 냉각수로 전달되는 발생 열 부하는 약 8M cal/초의 범위에 있습니다. 물 시스템은 이 정도의 열 부하를 처리하도록 설계되었습니다. 수계에서 열 농도(열/부피 단위)가 증기 폭발에 대한 임계 농도보다 낮도록 하는 방식으로 열이 물에 분배됩니다.

과립 탱크는 액체 철 흐름의 분할과 수면에 대한 액체 철 흐름의 충격 운동량에 의해 형성된 액체 철 방울을 수용하는 데 필요한 충분한 양의 물을 보유합니다.

물탱크의 설계 및 구성은 냉각된 GI 조각을 탱크에서 농축 및 배출하는 것을 용이하게 합니다. 공기-물 이젝터 시스템은 일반적으로 냉각된 과립 철의 배출에 사용됩니다.

배출된 응고된 GI는 탈수되고 컨베이어 벨트에 의해 저장 구역으로 운반되어 파견을 위해 비축품에 저장됩니다.

물 냉각 및 처리 시스템은 액체 철에 의해 추가된 많은 양의 열이 냉각수에 의해 제거되도록 신중하게 균형을 이룹니다. 용수 시스템은 일반적으로 폐쇄 회로 공정 용수 시스템입니다. 과립 탱크의 냉각수의 흐름은 액체 철의 움직임에 대한 역류입니다. 과립 탱크에서 물이 흐르는 동안 액체 철의 열을 받아 가열됩니다. 과립 탱크에서 가열된 물은 제거되어 물 처리 시스템으로 다시 보내집니다. 반환된 뜨거운 공정 물은 냉각탑이나 열교환기를 통해 냉각됩니다.

액체 철 과립 공장은 일반적으로 전체 작업을 실행하는 데 적은 인력만 필요로 하는 완전히 자동화됩니다. 철의 과립화를 위한 처리 시간은 일반적으로 약 30~40초이며 공정 수율은 99% 이상입니다. 이는 PCM에서 얻은 낮은 수율과 비교할 때 좋은 개선 사항입니다.

다음은 액체 철을 과립화하는 과정의 중요한 특성입니다.

• 제강 시설에서 액체 철을 전환하는 막바지 결정을 충족하기 위한 짧은 시작 시간
• 액상철에서 냉각된 GI까지의 빠른 처리 시간
• 급냉으로 인한 철의 화학적 분석 변화 없음
• 공정 수율의 99% 이상
• 고가용성 및 표준 장비 사용으로 인한 제한된 유지 관리의 견고한 프로세스
• 간편한 조작
• BF의 출력에 맞는 높은 생산 능력
• 추가 가공이 필요 없는 초철 제품 생산
• 낮은 환경 영향
• 유연한 레이아웃 및 기존 공간에 수용 가능
• 낮은 운영 비용
• 합리적인 투자 비용

과립 철 제품

GI는 일관된 물리적 및 화학적 특성을 가지고 있습니다. 이것은 프라임 스크랩의 높은 금속 함량과 처녀 철 공급원의 낮은 잔류 함량을 결합합니다. 실용적인 관점에서 볼 때 높은 부피 밀도와 물리적 형태는 효율적인 자재 취급에 적합합니다.

GI의 화학 조성은 액체 철과 동일합니다. 일반적인 분석은 4~4.5%의 탄소, 0.5~0.6%의 실리콘, 약 95~95.5%의 철입니다. 트램프 요소(구리, 니켈, 몰리브덴, 주석)는 최대 0.05%입니다.

GI는 납작한 구형의 조밀하고 작은 모양을 가지고 있어 부피 밀도가 약 4ton/cum의 높은 결과를 가져옵니다. GI의 크기는 8mm에서 25mm 범위입니다. GI는 안식각이 높아 효율적인 운반과 보관이 가능합니다.

GI의 특징 중 일부는 다음과 같습니다.

• 균일한 구성
• 산화물 함량이 거의 없음
• 제강 중 높은 금속 수율
• 야금 공정에 추가 시 매우 우수한 예열 특성 및 빠른 용해/용해
• 매트릭스에 철 탄화물이 있어 EAF 작업에서 스크랩 교체에 유용합니다.
• 높은 부피 밀도
• 운송 및 보관 중 불활성
• 컨베이어 벨트, 마그넷, 프런트 엔드 로더, 빈 ​​시스템 및 스크랩 스킵으로 처리가 용이한 크기와 모양을 가짐
• 물리적 강도와 모양이 우수하여 취급 중 부서짐을 방지하고 먼지 발생을 줄입니다.
• 발화작용을 나타내지 않으므로 연소의 우려 없이 운송 및 취급이 가능합니다. 운송 및 보관 중 불활성입니다.

액체 철을 응고시키고 냉각시키는 공정의 단순성과 표준 BF 처리량을 충족하는 고용량과 결합하여 철 입자화 공정을 통합 제철소에 설치하기에 적합합니다.