고로의 운전 관행 및 캠페인 수명

고로의 운영 관행 및 캠페인 수명

고로(BF)를 재건하거나 재장식하는 비용은 매우 높습니다. 따라서 BF 캠페인 수명을 연장하는 기술이 중요하며 매우 적극적으로 추구해야 합니다.

대형 BF는 일반적으로 단위 볼륨당 캠페인 출력이 약간 더 높습니다. 이 차이는 더 큰 BF가 일반적으로 더 현대적인 디자인이고 잘 자동화되어 있기 때문입니다. 일관제철소의 생존 가능성은 용철(HM)의 지속적인 공급에 달려 있기 때문에 소수의 대형 용광로가 있는 공장에서는 긴 캠페인 수명이 매우 중요합니다.

BF 캠페인 수명 연장 기술(그림 1)은 다음 세 가지 범주에 속합니다.

• 운영 관행 – BF 프로세스의 제어는 캠페인 수명에 큰 영향을 미칩니다. BF는 생산 요구 사항을 충족할 뿐만 아니라 수명을 극대화하기 위해 운영됩니다. 따라서 캠페인이 진행됨에 따라 캠페인 수명을 극대화하기 위해 문제 영역에 대응하여 운영 관행을 수정할 필요가 있습니다.
• 교정 조치 – BF의 수명에 영향을 미치는 마모 또는 손상이 명백해지면 캠페인 수명을 최대화하기 위해 엔지니어링 수리 기술을 사용하거나 개발해야 합니다.
• 개선된 설계 – 개선된 자재 및 장비가 개발됨에 따라 BF의 중요한 지역의 수명을 연장하기 위해 향후 재건축에 통합될 예정이며, 그렇게 하는 것이 비용 효율적입니다.

그림 1 고로 캠페인 수명 연장 기술

이 기사에서는 캠페인 수명 개선을 위한 운영 관행에 대해 설명합니다. BF 캠페인 수명에 영향을 미치는 운영 관행은 아래에 설명되어 있습니다.

생산성

BF의 생산성은 일반적으로 1일 단위 BF 부피(cum)당 HM의 톤(t)으로 표시됩니다. 높은 생산성에는 더 높은 하중 하강율에서 자재 처리량이 증가합니다. 더 많은 양의 액체 제품을 제거하기 위해 노상 활동이 증가합니다. BF가 세게 구동될 때 작동 안정성에 영향을 미치고 부하 하강이 덜 매끄럽고 용융 영역이 더 높아집니다. 이는 BF 벽 마모에 영향을 미칩니다. 처리량 증가 액체 제품은 노상 마모를 가속화하고 탭 구멍 조건을 더욱 가혹하게 만듭니다.

낮은 생산성은 낮은 열풍 부피의 장기간을 포함하므로 하중 분포에 대한 적절한 수정이 이루어지지 않는 한 폭발 침투가 감소하고 BF 벽 위로 가스 흐름이 증가합니다. 일반적으로 긴 생산 일시 중지 난로 상태에 해로운 영향을 미칩니다.

긴 캠페인 수명을 달성한 BF의 생산성 수준을 고려할 때 대부분의 캠페인에서 이러한 BF가 최대한의 잠재력을 발휘하지 못한 것이 분명합니다. 요인은 안정적이고 일관된 작동이며 벽과 난로를 모니터링하고 보호하는 관행을 사용합니다. 이러한 작동은 최대 생산량 미만의 생산 수준에서 더 쉽게 달성되지만 생산성 지수의 보편적 가치(t/cum/ 일) 이를 달성하기 위해 지수는 BF의 구동률 외에도 BF 내부 형상, 내화 마모 상태, 현지 작동 조건 및 유지 보수 기간 등 여러 요인의 영향을 받기 때문입니다.

캠페인 수명을 최대화하기 위해서는 BF가 안정적이고 통제된 방식으로 운영될 수 있도록 하는 전략이 필요합니다. 많은 BF 재건에는 출력을 늘리는 것이 아니라 내부 볼륨을 높이는 것이 포함됩니다. 낮은 생산성 수준에서 생산 목표를 달성할 수 있도록 하여 더 안정적인 운영과 더 긴 캠페인 수명을 위한 잠재력을 제공합니다.

BF의 잦은 정지가 생산성을 저하시키는 것은 사실이나 과도한 stop/start 작업으로 인해 캠페인 수명도 단축되고 단위 볼륨당 캠페인 출력이 감소합니다. 가동 중지 시간 비율에 비례하지 않습니다. 이 기준으로 측정되는 긴 캠페인은 긴 중단 없이 BF를 지속적으로 운영할 때 가장 잘 달성됩니다.

용광로의 무결성을 보호하여 캠페인이 조기 종료되는 것을 방지하기 위해 BF에서 식별된 문제 영역에 주의를 기울이기 위해 단기적인 생산성 감소도 필요합니다.

부담

BF를 합리적인 생산성 수준으로 안정적으로 운영하려면 양질의 코크스가 필요합니다. 실제로 코크스는 조업 불량의 주요 원인 중 하나입니다. 불량 조업 기간은 종종 BF 라이닝과 캠페인 수명을 잠재적으로 파괴할 수 있는 불규칙하고 냉정한 작업입니다.

코크스는 최소한의 기계적 고장으로 짐의 무게를 지탱할 수 있도록 강하고 안정되어야 합니다. 충분히 크고 조밀한 크기여야 하며, 통과하는 투과성 침대를 만들기 위한 최소한의 벌금이 있어야 합니다. 액체는 상승하는 가스를 제한하지 않고 노로 아래로 떨어질 수 있습니다. 투과성의 원치 않는 변화를 방지하고 방사형 가스 흐름을 제어하기 위해 BF 반경에 걸쳐 코크스 층 두께를 변화시키는 개념을 지원하기 위해 일관된 크기가 필요합니다. 코크스는 충분해야 합니다. 용액 손실에 반응하지 않고 이러한 조건에서 강도를 유지하며 궤도에서 알칼리 가스화를 최소화하기 위해 알칼리가 낮아 코크스 분해 및 로 내화물에 유해한 영향 코크스 수분 및 탄소 함량 변동을 최소화하기 위해 제어해야 함 공정의 열 상태에 미치는 영향

높은 수준의 송풍구 탄화수소 주입에서는 충전된 코크스의 비율이 상응하게 감소하고 결과적으로 코크스 품질이 훨씬 더 중요해집니다.

장기 고로 수명과 양립할 수 있는 안정적인 작동을 위한 보편적인 코크스 품질은 특정 작업 유형에 따라 코크스 요구 사항이 다를 뿐만 아니라 물리적 특성도 조건에 따라 다르기 때문에 지정하기 어렵습니다. 코크스 오븐과 BF 사이의 샘플링 지점.

둘 이상의 소스에서 코크스를 사용하는 경우, 적절한 혼합이 필요하거나 다른 코크스를 개별적으로 충전하는 것이 필수적입니다. 다른 속성의 코크스 비율의 변동으로 인해 불안정한 상태가 발생하기 때문입니다. BF.

BF 센터의 코크스는 죽은 사람과 난로의 코크스를 점차적으로 대체하며, 액체가 난로 중심을 가로질러 배수될 수 있도록 투과성을 유지해야 합니다. 이렇게 하면 화로의 과도한 주변 흐름을 방지할 수 있습니다. 측벽 바닥에서 심각한 내화 마모를 초래할 수 있는 노상 HM. 노상 패드 중심 온도의 증가는 일반적으로 데드 맨 코크스 크기의 증가와 함께 관찰되며, 이는 노상 중심 활동이 증가했음을 나타냅니다. 코크스 스크린은 노로 투과성을 유지하기 위한 중요한 매개변수입니다. 일반적으로 스크린 크기를 늘리고 광석 부하와 혼합되어 발생하는 추가 작은 코크스를 BF 중심선에서 멀리 충전하는 것이 좋습니다.

고품질 코크스를 사용하는 목적은 큰 코크스가 BF의 하부에 도달하도록 하는 것입니다. 이를 모니터링하기 위해 때때로 송풍구 수준에서 코크스를 샘플링하는 것이 바람직합니다. 노를 통한 코크스 분해를 평가하기 위해 일반적으로 계획된 유지 관리 중에 수행됩니다. 큰 코크스 샘플을 풍구 구멍에서 긁어내고 그 특성을 해당 공급 코크스의 샘플과 비교합니다. 이러한 방식으로 영향을 미치는 다른 요소 콜라 크기도 식별할 수 있습니다.

우수하고 일관된 품질의 코크스와 재고 라인과 보쉬 코크스 모두에 대한 모니터링은 긴 캠페인 수명을 위한 중요한 전략임이 분명합니다.

광석 부담 혼합

BF는 소결체, 펠릿 및 크기 철광석(SIO) 등과 같은 다양한 광석 부하 구성요소와 함께 운영되고 있습니다. 다양한 플럭스가 광석 부하에도 사용됩니다.

회수 스크랩, 제1철 미분말, 밀 스케일, 전로 슬래그, 일메나이트, 재활용 폐기물 또는 직접 환원된 철 또는 과립 철과 같은 소량의 기타 재료도 때때로 광석에 사용됩니다. 이러한 자료의 사용은 일반적으로 지역적 요인에 따라 다릅니다.

통합 철강 플랜트에는 일반적으로 소결 플랜트가 있으므로 이러한 플랜트의 BF는 대부분 SIO 및/또는 펠릿으로 구성된 부하의 균형과 함께 부하에 많은 비율의 소결을 사용합니다. 펠릿이 선호됩니다. 일부 공장에서는 우수한 특성으로 인해 부담의 균형을 위해 SIO를 초과합니다.

전 세계적으로 BF 부담의 펠릿 비율은 0%에서 100%까지 다양합니다. 다른 공장의 경험에 따르면 펠릿 비율이 높은 BF는 낮은 비율에서 더 높은 열부하 변동을 겪는 것으로 나타났습니다. 스택과 보쉬는 과도한 하부 스택 및 보쉬 마모 및 짧은 캠페인 수명으로 이어집니다. 그 이유 중 하나는 부담 분배의 부적절한 제어입니다. 펠렛은 소결 또는 코크스보다 훨씬 낮은 안식각을 가지며, 착륙 시 기울어진 스톡 라인은 쉽게 굴러가는 경향이 있습니다. 그 결과 BF 벽에서 과도한 가스 흐름을 조장하는 BF 중심 쪽으로 비교적 두꺼운 광석 층이 생깁니다.

이 상황은 하부 샤프트에 고밀도 냉각을 추가하고 부하 분배 장비를 개선함으로써 상쇄되고 있습니다. 낮은 스테이브 온도의 변동, 슬립 증가 및 HM 온도 변동은 펠릿 충전으로 관찰될 수 있습니다. 중앙 코크스 장입 및 펠릿에 너트 코크스 추가와 함께 부담 분배 제어에 의해 제어됩니다.

개별 부하 구성요소의 중요한 측면은 연화 및 용융 특성입니다. BF 전반에 걸친 압력 강하의 주요 부분은 광석 부하가 연화, 용융 및 떨어지는 영역에 있습니다. 가스가 상승하는 코크스 베드 넓은 용융 및 연화 범위는 압력 강하를 증가시키고 하부 축 벽돌에 충돌하는 큰 응집 영역 루트를 유발하며 내화물은 원하는 것보다 더 넓은 영역에 걸쳐 고온에 노출됩니다. 낮은 벽 온도 및/또는 적은 열 변동은 샤프트 벽돌 작업의 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다.

복합 구성 요소의 용융 및 연화 특성은 개별 구성 요소의 용융 및 연화 특성과 다릅니다. 따라서 연화 및 용융 시험 데이터는 개별 구성 요소뿐만 아니라 광석 부담 선택을 돕기 위해 제안된 광석 혼합.

열적 및 화학적 변화를 최소화하려면 균일한 부하가 바람직합니다. 부하 구성요소는 가능한 한 밀접하게 혼합되어야 합니다. 이는 부하 구성요소의 수와 개별 충전 시스템에 따라 다르지만 일반적으로 저장 벙커와 물질 배출 순서를 선택하여 합리적인 수준으로 달성할 수 있습니다.

자재 품질이 일정하고 사용 가능한 적절한 벽 냉각 용량 및 적절한 분배 제어가 있다면 다양한 부담을 사용하여 안정적인 BF 운영과 긴 캠페인 수명을 달성하는 것이 가능합니다. 

광석 부담의 품질

안정적인 작업을 위해서는 투과성 BF가 필요합니다. 광석은 강하고, 크기가 조밀하며, 미분을 제거하기 위해 효율적으로 선별하는 것이 중요합니다. 스택에서 과도하게 분해되어 추가 미분을 발생시키지 않아야 합니다. 그것은 충분히 다공성이어야 하고, 환원 가능해야 하며, 연화 영역에 도달할 때까지 효과적으로 감소될 수 있는 크기여야 합니다. 이러한 방식으로 응집 영역은 덜 제한적이고 FeO가 풍부한 슬래그가 적고 열 부하가 낮습니다. BF의 영역이 낮아서 원활하게 작동합니다.

광석 성분의 연화 및 용융 특성은 BF의 작동에 중요한 영향을 미칩니다. 응집 영역의 제한 및 불량한 용융 특성으로 인해 불규칙한 하중 하강, 불안정한 작동 및 열이 발생할 수 있습니다. 이러한 조건은 BF 벽 수명을 단축시킬 수 있습니다.

표준화된 연화 및 용융 시험은 없으며 직접 환원 시작, 용융 중 압력 강하, 적하 물질의 양 등과 같은 연화 및 용융 온도를 나타내는 많은 지표가 인용되어 있습니다.

부담 분배

배분 분포는 BF의 캠페인 수명에 영향을 미치는 주요 요소 중 하나입니다. 이는 운영의 안정성에 영향을 줄 뿐만 아니라 BF의 방사형 가스 흐름을 결정하여 BF의 BF 벽의 마모율을 제어하는 ​​주요 요인 중 하나입니다.

일반적으로 방사형 가스 흐름은 코크스 크기가 일반적으로 더 크기 때문에 부담의 광석 대 코크스 비율에 의해 제어됩니다. 이것은 일반적으로 개별 층에 재료를 장입하고 전체에 걸쳐 층 두께를 변화시켜 달성됩니다. BF의 반경입니다. 따라서 BF 벽의 보호는 벽에서 광석 층의 비율을 증가시켜 달성되며, 결과적으로 벽 냉각 시스템에 의해 제거되는 열의 양이 감소합니다. 그러나 비율에는 한계가 있습니다. 비활성 층의 형성을 피하기 위해 BF 벽에 가까운 광석 재료는 벽 부착물의 형성을 조장하고 준비되지 않은 부담을 BF의 하부 영역으로 허용하고 송풍구 손실을 증가시킬 수 있습니다. BF는 원하는 생산 수준에서 안정적인 BF 작동을 허용하기에 충분해야 합니다. 코크스의 많은 부분은 하강 액체가 적은 상대적으로 투과성 영역을 생성하여 최대 폭발 부피를 사용할 수 있습니다. 폭발 압력의 큰 변동과 불규칙한 하중 하강을 알립니다.

BF 중앙에 있는 코크스는 난로의 코크스를 대체하고 코크스가 풍부한 투과성 중심은 난로를 가로지르는 액체 흐름과 관련된 투과성 난로를 장려합니다. 중앙 코크스 굴뚝은 그렇지 않습니다. 이러한 경우 상승하는 가스의 열용량이 지나치게 높아서 로 상부의 특정 부분에 비효율적인 결과 및 손상이 발생할 수 있습니다.

분할 충전

보다 정교한 분배 시스템은 주어진 재료의 하나 이상의 크기 범위를 활용하여 부담 분배의 추가 제어를 허용합니다. 가장 일반적으로 사용되는 관행 중 하나는 주로 주요 광석 부담을 선별하여 미세 광석 재료를 장입하는 것입니다. 벌금은 BF 벽에 가까운 소량으로 별도로 부과되어 국소적으로 투과성을 감소시켜 벽을 보호합니다. 더 미세한 재료의 작은 배치를 별도로 충전하면 일반적으로 BF의 충전 용량이 감소합니다.

견과류 콜라

유연한 충전 시스템으로 너트 코크스 너트를 사용할 수 있습니다(일반적인 크기는 10mm ~ 30mm 범위). 광석 부하에 혼합되고 중간 반경을 따라 위치하는 너트 코크스의 장입은 응집 구역에서 광석 층의 환원 효율과 투과성을 향상시켜 작업을 개선합니다. 견과류 코크스 충전으로 침투성이 향상되고 배 온도가 감소합니다. 벽에 장입된 너트 코크스는 두 개의 광석 장입물 사이에 끼워져 미세한 광석이 벽에 장전될 때 비활성 벽 영역을 방지합니다. 너트 코크스는 펠릿에 첨가되어 안식각을 증가시켜 BF 센터에서 광석 부하의 비율을 줄입니다.

크기 구분

많은 충전 시스템은 입력 재료에서 어느 정도 크기 분리를 만듭니다. 배출할 초기 재료가 더 미세하고 최종 재료가 더 거칠면 이 특성을 활용하여 방사형 크기 분포 및 방사형 가스 흐름 분포에 이점을 얻을 수 있습니다. 이러한 유형의 분리는 일반적으로 스킵 장입로보다 벨트 장입로에서 발생하며 벨이 없는 상단으로 더 제어 가능합니다. 원하는 분리 특성을 향상시키기 위해 충전 시스템에 적절한 수정을 추가할 수도 있습니다.

기울어진 스톡 라인을 굴려 추가 방사형 크기 분리가 발생할 수도 있습니다. 크기 분리는 또한 한 구성 요소의 크기 범위와 화학적 성질이 다를 때 BF 반경에 따른 하중의 용융 및 연화 특성을 수정할 수 있습니다.

일부 과금 시스템은 부담 분배의 원주 변화를 초래합니다. 이러한 변형은 설계 또는 작동에 의해 최소화되어야 합니다.

센터 코크스 충전

안정적인 운영을 위해 충분한 센터 작업을 장려하기 위해 BF 센터에는 일반적으로 많은 양의 코크스가 필요합니다. 이것은 높은 생산성과 높은 수준의 송풍구 탄화수소 주입으로 작동할 때 특히 그렇습니다. 그러나 노 중앙에서 코크스를 완전히 사용하여 작동하는 것은 연료 효율성이 떨어지며 중앙 코크스 장입 영역의 폭을 최소화하는 기술이 개발되었습니다. 벨이 없는 탑에서는 회전하는 슈트가 완전히 내려진 상태에서 소량의 콜라를 장입함으로써 가능합니다.

투수성 코크스 베드는 난로 중앙을 가로질러 액체의 흐름을 촉진하고 과도한 측벽 마모를 유발할 수 있는 주변 흐름을 줄이기 위해 필요합니다. 죽은 사람과 난로의 코크스는 화로 중심의 코크스로 점차 대체됩니다. 센터 코크스 장입은 BF 센터에서 광석 재료의 비율을 줄이고 노로 투과성을 향상시킵니다. 중앙에 더 큰 안정화 코크스 장입을 통해 난로 투과성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

목 갑옷 수명

긴 캠페인 수명을 위해서는 하중 재료의 직접적인 영향으로 인한 고정 목 갑옷의 마모를 최소화하는 것이 중요합니다. 스로트 아머를 수리하거나 보호 플레이트를 통합하는 것이 가능하지만, 이는 자체적으로 노 수명에 해로울 수 있는 긴 유지 보수 중단을 포함할 수 있습니다. 따라서 이러한 부담 영향을 피하기 위해 사용되는 부담 분배 및 재고 라인 높이를 선택해야 합니다.

뜨거운 금속 품질

난로에서 보호용 두개골 없이 작동할 때, 난로 탄소는 일반적으로 철과 슬래그의 용액 공격에 의해 제거됩니다. 화로 내화물에 접촉하기 전에 철을 조기에 침탄시켜 화로 마모를 최소화합니다.

조기 침탄을 위해서는 액체와 코크스 사이에 장기간의 접촉이 필요합니다. 주어진 생산성에서, 이것은 더 높은 드립핑 영역과 더 높은 응집 영역을 가진 죽은 사람에 의해 촉진될 수 있습니다. 이것은 일반적으로 HM 실리콘(Si)의 증가를 초래합니다. 일반적으로 탄소 포화 수준은 Si 함량이 증가함에 따라 감소합니다. 결과적으로 HM은 주어진 BF 크기와 HM 온도에 대해 더 높은 Si 수준에서 포화에 더 가깝습니다.

또한, HM Si의 증가는 HM 액상선 온도를 증가시켜 유동성을 감소시킵니다. 이것은 노상에서 유속을 감소시키고 노상 내화물에 응고된 층의 형성을 조장하는 경향이 있습니다.

더 낮은 HM 온도에서 철의 탄소 포화 수준은 더 낮고 더 일찍 달성됩니다. 낮은 HM 온도는 주변 흐름을 감소시키는 증가된 철 점도의 추가 이점을 제공하여 보호 두개골을 용해시키고 미세한 균열 및 기공을 침투하는 경향을 줄입니다.

더 높은 HM Si와 더 낮은 HM 온도는 함께 달성하기 어렵습니다. 높은 응집 영역은 일반적으로 더 따뜻한 노를 초래하지만 전반적인 효과는 노로에 들어가는 HM이 탄소 포화에 더 가까워지는 것입니다. 높은 상부 압력의 감소는 BF의 열 상태에 영향을 미치지 않으면서 Si의 약간의 증가를 초래할 가능성이 있습니다. 난로 탄소의 용해 가능성은 더 높은 Si 수준에서 더 낮습니다.

송풍구 직경

송풍구 직경은 주어진 작동 조건에 대해 적절한 폭발 침투를 보장하고 BF 벽을 상승하는 과도한 가스를 방지하기 위해 선택됩니다. 풍구 크기의 선택은 BF의 중심 작동 정도와 보쉬 및 하부 샤프트 벽의 보호 정도에 영향을 미칩니다. 일반적으로 가스 흐름의 원주 균형을 보장하기 위해 BF 주변의 송풍구 직경을 변경하는 것이 필요합니다.

풍구 크기는 신중하게 선택되지만 특히 긴 수명을 달성할 때 풍구를 교체할 때 직경이 크게 증가하는 경우가 종종 있습니다. 이는 위의 두 가지 요소에 모두 영향을 미치며 일정 기간 후에 송풍구를 교체하는 것이 캠페인 수명 측면에서 유리합니다. 송풍구 마모의 영향을 최소화할 뿐만 아니라 BF로의 누수 가능성 및 예정되지 않은 오프 횟수를 줄이는 데 도움이 됩니다. 고장난 송풍구를 교체하기 위한 폭발 기간.

탭 구멍 바로 위의 송풍구의 직경은 종종 축소되거나 심지어 닫혀 있기도 하여 원활한 주조를 촉진하고 탭 구멍 위의 철제 메이크를 줄입니다.

송풍구 직경은 문제 영역에서 떨어지는 액체와 노상 활동을 줄이기 위해 높은 노상 측벽 온도에 대응하여 국부적으로 축소되는 경우가 많습니다. 이것은 송풍구 삽입물을 추가하거나 송풍구 교체로 수행됩니다. 심한 경우 또는 단기적인 비상조치로 해당 송풍구를 점토로 막아 폐쇄할 수 있다. 이것은 종종 상응하는 난로 측벽 온도를 줄이는 데 빠른 효과가 있습니다.

캐스트 하우스 관행

캐스트 하우스 관행은 난로의 액체 흐름을 제어하고 궤도에 충돌하여 폭발 분배에 영향을 미치거나 송풍구 또는 송풍관 손상을 일으킬 수 있는 높은 액체 수준을 방지하는 데 중요한 역할을 합니다. 이러한 요소는 운영 안정성에 영향을 미치고 중단 기간이 발생하고 캠페인 수명에 잠재적으로 영향을 미칠 수 있습니다.

탭 구멍 길이

더 긴 탭 구멍으로 용융 제품은 노의 하단뿐만 아니라 노의 중심에 더 가까운 지점에서 추출됩니다. 이것은 탭 구멍 근처의 주변 흐름을 감소시켜 노상 측벽의 마모를 줄입니다. 탭홀의 길이를 늘리기 위해서는 일정 기간 동안 주입되는 탭홀 매스의 양을 늘려야 하며, BF 내부의 버섯 크기를 점진적으로 늘려야 하며, 이는 탭홀 아래의 내화물도 보호합니다. 탭 구멍 길이가 짧고 간격이 넓은 탭 구멍에서 번갈아 가며 주조하면 측벽 온도 변동이 증가하여 잠재적으로 내화물 침식이 증가합니다.

노상 패드 온도는 동결된 층의 손실 및/또는 노상 탄소 용해로 인해 발생할 수 있지만 노상 측벽 온도는 만족할만합니다. 이러한 경우 주입되는 탭 구멍 질량의 양을 줄이고 가능한 경우 탭 구멍 기울기를 줄여 탭 구멍을 단축해야 할 수 있습니다. 이것은 BF 센터 근처의 HM 흐름을 줄이는 데 도움이 되고 노상 패드에 남아 있는 액체를 증가시킵니다. 

탭 구멍 직경

주어진 생산성을 유지하는 데 필요한 탭 구멍 직경은 시간 주조 비율, 상단 압력, 슬래그 부피, 노상 코크스 크기, 액체 점도 및 탭 구멍 질량의 특성과 같은 BF 매개변수에 따라 다릅니다. 주어진 생산 속도에 비해 탭 구멍이 너무 작은 경우에는 용광로를 건조시킬 수 없습니다. 탭 구멍이 너무 크면 탭 구멍이 너무 일찍 터지기 때문에 주조 중 용광로에서 제거되는 용융 제품이 적을 수 있습니다. 탭 구멍 위의 액체가 노상 반대편의 액체가 통과하기 전에 제거되기 때문입니다. 콜라 침대. 이 두 경우 모두 난로의 액면이 높게 유지되어 궁극적으로 안정적인 작동에 영향을 미칩니다. 따라서 경험을 통해 얻은 최적의 탭 구멍 크기가 필요합니다.

단일 탭 구멍이 사용되는 경우 BF가 건조된 상태로 주조될 수 있고 주조 사이에 탭 구멍 덩어리가 경화될 수 있는 충분한 시간을 제공할 수 있도록 크기를 선택해야 합니다. 대체 탭 구멍이 사용되는 BF에서는 특정 작동 조건에서 용광로 전체에 배수를 보장하기 위해 다른 크기의 탭 구멍이 필요할 수 있습니다.

노상 패드가 마모되는 멀티 탭 홀 BF에서 탭 홀 직경을 늘리는 것이 바람직할 수 있습니다. 이것은 탭 구멍 길이의 감소와 함께 노상 패드를 가로지르는 철 흐름을 감소시키고 주조가 끝날 때 노상에서 잔류 철을 증가시켜 노상 패드에 동결된 층의 형성을 촉진합니다.

탭 홀 질량

탭 홀 질량 속성은 BF 작업에 중요합니다. 강력하고 내구성 있는 탭 구멍을 만들기 위해서는 덩어리가 빠르게 경화되고 캐스트 사이에 완전히 경화되어야 합니다. 탭 구멍 덩어리는 액체의 흐름에 저항하고 탭 구멍 아래의 난로 내화물을 보호하는 강력하고 영구적인 구조를 구축하기 위해 우수한 접착 특성을 가져야 합니다.

숫자, 위치 및 실적

중간 크기의 단일 탭 홀 고로에서 높은 생산성을 얻을 수 있습니다. 그러나 하나 이상의 탭 구멍을 사용할 수 있는 경우 이점이 있으며 이는 더 높은 생산 수준에서 필요합니다. 용광로 반대쪽에 있는 탭 구멍에서 교대로 주조하면 더 효과적인 노상 배수가 이루어지며 탭 구멍 덩어리가 완전히 경화되는 데 더 오랜 시간이 주어져 더 내구성 있는 탭 구멍이 생깁니다. 두 개의 탭 구멍이 있어 블래스트를 중단하지 않고도 메인 아이언 러너를 대대적으로 수리할 수 있습니다. 다중 탭 구멍 BF의 노상 벽에 핫스팟이 발생하면 침식된 영역에서 주변 흐름을 조장하지 않는 대체 탭 구멍을 사용할 수 있습니다. 주변 흐름으로 인한 측벽 마모는 다중 탭 구멍로에서 원주 주위에 더 균일하게 퍼집니다.

생산성이 높은 대형 BF의 경우 4개의 탭 구멍이 있는 것이 바람직하므로 한 러너는 수리하고 다른 러너는 대기 상태에서 반대쪽 쌍을 작동할 수 있습니다. 측벽 마모를 고르게 하고 완전한 난로 배수를 장려하려면 90도 간격으로 배치하는 것이 이상적입니다.

전송 빈도 및 비율

주조 속도는 사용된 탭 구멍 드릴 크기, 탭 구멍 질량의 마모 특성, 상단 압력, 액체의 점도 및 사용 중인 탭 구멍 수에 따라 결정됩니다. 현대식 고성능 탭 홀 매스로 주조 횟수를 줄이는 경향이 있어 탭 홀 운영 비용이 절감됩니다. 주조 속도를 낮추면 노 내부의 액체 속도가 감소하지만 더 오래 지속됩니다. 멀티 캐스트 하우스 BF에서 동시에 반대쪽 탭 홀에서 캐스팅(랩 캐스팅) 가능성이 존재하여 탭 홀 매스가 캐스팅 기간보다 짧은 시간에 완전히 경화되고 인력과 물류가 가능합니다. 이 기술은 액면이 높을 때나 BF가 폭발하기 전에만 자주 사용되지만 난로의 유속을 줄입니다.

BF 운영 중단을 최소화하기 위해 긴 캐스팅 지연은 어떤 수를 써서라도 피해야 합니다. 이를 위해서는 주조 하우스 장비의 우수한 설계와 안정적인 작동, 양호한 주조 하우스 관행 및 HM 국자의 잘 조정된 운송이 필요합니다.

알칼리 및 아연

알칼리 금속과 아연은 BF 공정과 내화물에 해로운 영향을 미칩니다. 부담은 최소한의 경제적 수준에서 알칼리 및 아연 함량을 갖는 것입니다. 일반적으로 알칼리와 아연은 5kg/tHM(가장 좋은 방법은 2kg/tHM) 수준으로 제어되지만 하강 부하에 알칼리 증기가 응축되어 BF에 큰 재순환 부하가 축적될 수 있습니다. 이는 소결 분해 및 코크스 분해를 증가시키고 벽 부착물의 형성을 조장하여 불규칙한 부하 하강 및 BF의 불안정한 작동을 초래할 수 있습니다.

기체 형태의 알칼리와 아연은 BF 벽 내화물의 균열과 기공을 관통합니다. 결과적인 화학적 공격과 열 순환은 내화물의 표면층을 약화시키고, 이는 결국 하강하는 부담에 의해 제거되어 공정을 반복할 수 있게 합니다.

캠페인 종료 후의 노상 해부 결과 측벽 바닥에서 과도한 마모가 발생하고 일반적으로 쉘과 탄소의 뜨거운 면 사이에 취성 영역이 형성되는 것으로 나타났습니다. 알칼리와 아연은 종종 이 취성 영역에서 높은 수준으로 발견됩니다. 이러한 화합물과 관련된 다양한 분해 메커니즘이 제안되었습니다. 측벽의 응력 및 열 균열로 인해 기체 알칼리 및 아연이 침투하여 기공에 침착됩니다. 이는 벽돌 팽창, 취성, 추가 팽창 및 궁극적으로 내화 물질의 파괴로 이어집니다. 알칼리 및 아연으로부터 상당한 수준의 내화물 보호는 내화물의 뜨거운 면에 부착물 또는 두개골이 얼어붙어 내화물을 화학적 공격으로부터 보호하는 경우 달성됩니다.

대부분의 알칼리는 슬래그에서 제거되고 나머지는 상부 가스에서 제거됩니다. 그러나 슬래그 실행, 열 상태 및 부담 분포는 알칼리 제거에 중요한 역할을 합니다. 슬래그 염기도의 감소는 중심 작용 정도를 넓히거나 강화함으로써 BF의 열 수준 또는 최고 온도의 증가로 슬래그에서 제거되는 알칼리의 양을 증가시킵니다. 또한 주어진 알칼리 부하에 대해 코크스 분해는 부하 체류 시간 증가로 인해 풍구 탄화수소 주입 속도가 높은 작업에서 더 클 가능성이 높습니다. 알칼리 및 아연의 투입 및 산출 균형을 모니터링하고 BF가 이러한 원소의 투입 수준과 호환되는 열 및 화학적 체제로 작동되어 슬래그 및 탑 가스에서 제거를 촉진하는 것이 중요합니다.

TiO2 첨가

BF에서 캠페인이 끝날 때 난로 안감 샘플에는 일반적으로 티타늄 베어링 침전물이 포함되어 있습니다. 이들은 난로 측벽의 침식된 영역, 도롱뇽, 벽돌 구멍 및 접합부에 보호 층을 형성합니다. 티타늄은 일반적으로 탄질화물 Ti(C,N)의 형태로, 탄화 티타늄(TiC)과 질화 티타늄(TiN)의 고용체입니다. 따라서 현재 이러한 보호층을 촉진하기 위해 BF에 티타니아(TiO2)를 도입하는 작업이 포함됩니다. TiO2의 도입에는 일반적으로 세 가지 방법이 사용됩니다. These are (i) addition to the burden, (ii) injection at the tuyeres, (iii)  addition through tap hole mass.

The most common technique has been by the addition of titaniferrous ores (usually ilmenite) to the burden. Alternatively TiO2 can be added through sinter, though at low levels.

Two strategies are generally adopted for TiO2 addition. The first one is remedial, commencing TiO2 additions only when high hearth temperatures are observed, indicating hearth wear. The other takes a preventive approach and adds a small quantity of TiO2 continuously, increasing the addition level if high temperatures are observed. The TiO2 intake for the preventive approach is generally 3 to5 kg/tHM, which usually results in up to 0.1 % Ti in the HM and 1 % to 1.5 % TiO2 in the slag. For remedial action, the TiO2 dosage can be up to 20 kg/tHM, at which level the HM may contain up to 0.3 % Ti and the slag up to 3.5 % TiO2. This creates operating problems due to high slag viscosity and scaffolding in the runner, and hence such high TiO2 levels are only used for short periods.

For promoting the precipitation of Ti(C,N), sometimes the TiO2 addition is increased before a shutdown so that the HM remaining in the hearth get saturated in Ti. As the hearth cools during the shutdown, this promotes precipitation. However the resumption of production is more difficult at high Ti levels as it  creates operational problems.

TiO2 can also be added by injecting TiO2 fines through the tuyeres. The advantages of the technique are (i) application at localized positions, (ii) reduced cost due to lower TiO2 rate, and (iii) good results from short time injection, and (iv) unchanged burden properties.

The third method of TiO2 addition is by the use of tap hole mass containing TiO2. One such mass which had been tried was tar bonded with approximately 10 % TiO2. Clearly, the titania is bound in the tap hole mass in an unreduced form, and is injected in relatively small quantities. However there are doubts whether it gets reduced and dissolves in HM in sufficient quantities to be precipitated or whether it is reduced and bonded adequately to the hearth sidewall to be of benefit.

TiO2 is normally partially reduced in BF and is dissolved in the HM. The solubility is greater at higher temperatures. If the Ti in the HM is nearing saturation and the refractory hot face temperature in eroded regions, cracks and pores temperature is lower than the HM temperature, then Ti is precipitated, as Ti(C,N). The technique is more likely to succeed at higher addition rates, but there are other factors which can  interfere with this basic mechanism, including thermal state of the hearth, metal/slag chemistry and liquid flow characteristics.

TiO2 additions is usually carried out in conjunction with other remedial actions such as reducing productivity, closing tuyeres and improving hearth cooling intensity. The direct effect of TiO2 addition is therefore often difficult to determine. It is essential to carry out regular, accurate Ti balances to assess the technique and modify operation to encourage Ti retention. The effect of high rate additions can even have a detrimental effect on furnace operation, negating any benefits.

The addition of TiO2 for hearth protection is normally to be considered as part of a hearth protection plan rather than in isolation.

Monitoring

Burden distribution is to be monitored regularly for ensuring the wall protection and a stable and driving BF. Changes in the operating parameters, e.g. changes in tuyere hydrocarbon injectant rate or blast volume, may need adjustments to burden distribution. The effect of burden distribution is usually monitored with various probes and instruments.

For maximizing the campaign life, it is necessary that the charging equipment is capable of controlling accurately  the burden distribution. Also necessary instrumentations are to be fitted to comprehensively monitor the BF operation so that the burden distribution is changed and assessed in a controlled and technical manner. 

Instrumentation and control

Early warning of hearth problem areas is vital to maximize campaign life, and thermocouples located in the hearth sidewall and in the hearth pad are absolutely necessary to monitor hearth wear. Revised operating practices and actions to protect the hearth are to be taken as a result of increasing hearth temperatures. Hearth pad and sidewall temperatures can also give an indication of liquid flow in the hearth, an important factor in hearth wear.

Temperatures recorded by thermocouples are influenced by only a small area round the thermocouple. It is therefore vitally important to locate the thermocouples in the critical wear areas. Important areas are below the tap holes and around the base of the sidewalls where the so called ‘elephant’s foot’ wear pattern is normally found. An adequate number of thermocouples are to be installed, in the best layout to give as complete coverage as far as practical. At several locations, thermocouples can be positioned at two or three different depths to allow calculation of the thermal profile in the refractory and hence the thickness of residual refractory. 

Movement of carbon blocks can nip hearth pad thermocouples, causing false hot junctions or total failure. These problems can be overcome by fitting the thermocouples in sheaths. Thermocouples are also to be positioned around the tap holes, to monitor tap hole conditions and operation.

Additional thermocouples are often added part way through a campaign in areas of known refractory wear, to give a more localized picture of developing problems. Similarly, thermocouples are often added to repaired areas to monitor the repair.

Monitor hearth cooling

Heat flux in the hearth pad or stave cooling water can be determined from the water flow rates and the difference between inlet and outlet water temperature, using resistance thermometers. It can be used only to give an indication of the average hearth wear. It is particularly applicable in the later stages of a campaign, following thermocouple deterioration. Monitoring long term trends in hearth cooling water temperature may give an indication of the efficiency of the cooling system.

Furnace wall conditions

The process conditions at the furnace wall are vital to campaign life. The walls is not to be subjected to high heat loads from an excessive quantity of gas ascending at the wall or impingement of the melting zone on the wall, which results in rapid deterioration of the refractory and wear of the cooling members. On the other hand the walls must not be so inactive that large accretions are permitted to form on them, which prevents smooth burden descent, control of burden distribution and stable blast furnace operation. To monitor wall conditions a variety of methods are used.

The common method of monitoring the walls is using in-wall thermocouples, positioned in the brick work, with the tips a short distance back from the hot face to give a good thermal response. Wall activity is monitored from the temperature level and fluctuations.

There must be a good coverage of thermocouples both vertically and circumferentially to monitor the walls adequately. Typically seven levels of thermocouples, each with eight circumferential positions are used. With a large number of thermocouples, it is difficult for the operator to monitor the variation of them all. By using the temperatures at many points, an isothermal map is normally generated, identifying regions of high or low temperatures which relates to refractory wear, asymmetrical operation or accretion formation. The dynamic temperature behaviour is also be utilized to predict the formation or loss and extent of an accretion.

Throat or skin thermocouples are often installed around the periphery, just below the fixed throat armour. The thermocouple tips are installed level with the hot face of the refractory, to record gas temperature. These give a direct measure of the gas flow at the wall and are usually unaffected by deposition of material, unlike in-wall thermocouples lower in the stack.

Radial measuring probes

The use of retractable probes is one of the important techniques to monitor and optimize burden distribution, and hence campaign life. Such probes are the only method of measuring the variation in operating characteristics along the furnace radius, as opposed to relying  solely on wall measurements. They are essentially of two types namely (i) overburden,  and (ii) underburden.

Overburden probes have several functions. The simplest type is usually fixed, water cooled and measures the radial or diametrical top gas temperature profile and, in some instances, the gas analysis. Most retractable probes measure the stock line layer profile and can be of a mechanical type, where a weight is lowered to the stock line or a non-contact type, using radar, microwaves, lasers, etc.

Top gas velocity can also be physically determined to measure the quantity of gas flow, and top gas analysis and temperature measurement is frequently carried out in conjunction with the other functions. Probes are also used to determine the trajectory of material off the rotating chute or movable throat armour, for calibration of burden distribution predictive models and to determine the effect of charging chute wear.

Underburden, or in-burden, probes sample gas and measure temperature at a number of radial positions. They are generally positioned in the upper stack, typically 3 m to 6 m below the stock line. These probes are generally of two types. The consumable type, is typically 50 mm in diameter, bends with the descending burden and is straightened on withdrawal for subsequent re-use.

Since the top gas has to pass from the stock line up one of the four off takes, the gas flow pattern begins to distort near the stock line. A large degree of gas mixing then occurs above the burden, and overburden probes must be positioned close to the stock line, and preferably inclined, to give acceptable temperature and gas profiles. The upper stack underburden probes are more sensitive and give superior results to overburden probes. In addition, fixed overburden probes can be quite big in size and, depending on the stock line height, can create a ‘shadow’ and distort the burden distribution below them, which can give unrepresentative results.

Probes, especially underburden probes, are essential tools for prolonging BF campaign life.

Hearth models

In recent years, with increasing computing power available, many mathematical and numerical techniques have been developed to predict blast furnace hearth erosion and liquid flow in the hearth.

Hearth lining wear may be calculated by mathematical model, using temperature measurements from embedded thermocouples in the hearth bottom and sidewall. For this technique to be accurate, a good coverage of thermocouples is required and their depth of insertion needs to be known precisely, together with the thermal properties and geometry of the lining. The accuracy may also be affected by parameters that may change with time, such as the conductivity of ramming, thermal contact between courses of brickwork and the development of a brittle zone in the refractory, which can significantly change its conductivity.

Although hearth temperatures alone give a direct indication of hearth wear, this type of modelcombines information from the thermocouples, at differing distances from the hot face, to predict the extent of wear and solidified layers more accurately.

Direct measurement of hearth lining wear is difficult and undesirable since this requires test borings and embedded sensors through the full refractory thickness.

Artificial Intelligence

The blast furnace process is a complex one, with a large number of process variables. Modern, well instrumented furnaces have hundreds of sensors which require to be monitored by a decreasing number of operators. Consequently, computerized systems are being developed to process the primary information available and give secondary advice to the operators. This is based on a set of operating rules, statistical analysis of data, identifying trends that compare with historical data and use of intelligent techniques such as fuzzy logic and neural networks. The aim of these systems is to predict deviation from steady operation and to quantify the change in control parameters required to minimize the deviations in production and quality. This results in more stable BF operation, avoiding major operating problems such as erratic burden descent and chilled conditions, which is a primary requirement for long campaign life.

Furnace top sensors

Since the late 1970s, many BFs have been equipped with infra-red cameras viewing through windows in the top cone, to measure stock line temperature profile. This technique overcomes some of the disadvantages of fixed overburden temperature probes. The falling burden is not scattered as with probes, leading to a more symmetrical burden distribution, and by measuring material temperature the effects of stock line to probe distance, which can result in gas mixing and desensitizes the temperature profile, are avoided. A further benefit is that the rotation of the distribution chute in the furnace can be observed. However, these systems are expensive, difficult to maintain and experience problems in keeping the viewing window clean, due to the moist, dusty top gas. Problems have been experienced with the dust in the top gas also affecting the temperature distribution. Hence these cameras are not a standard fitment and many operators have abandoned them in favour of radial probes.

Some furnaces are equipped with non-contact stock line profile measurement systems installed in the furnace top cone. These systems effectively replace a retractable overburden probe and, although expensive, have the advantage that they measure over a larger proportion of the stock line than the single radius of a probe.

Thermography

The use of thermal imaging cameras to detect hot spots, on the furnace shell, top gas system, tuyere stocks, stoves, hot blast and bustle mains and other ancillary plant, is important. Not only does it enable early detection of problem areas and permit their systematic rectification, but it also helps prevent catastrophic failures, in which the BF has to be taken off-blast in a sudden uncontrolled manner followed by an often difficult recovery, which would have a detrimental effect on campaign life.

  Leak detection

An efficient system of detecting water leaks into the BF from tuyeres and other cooling members is essential. Undetected water leaks may chill the furnace, resulting in erratic operation and difficult recovery from chilled conditions. Water leakage directly affects BF campaign life if it damages the refractories. Water leaks in lower, hotter regions of the BF, which are lined with carbonaceous materials, inevitably results in oxidation of the refractories. Rat holes in the hearth refractories can result, which can lead to breakouts. Water leakage can also result in tap hole problems which may disrupt operations.

Tuyere leak detection systems are often used. One leak detection system incorporates a system of magnetic flow meters with computer analysis of the differential flows. Another system of leak detection uses a pressurized closed circuit water system incorporating make up tanks with  the makeup frequency indicating the severity of a leak. Other systems involve observation of gas bubbles or dissolved CO content in the water, differential pressure measurements etc.

A good leak detection system often warns the operator of a water leak in its early stages, before an immediate off blast is required. This gives the opportunity for the leaking member to be isolated prior to the furnace being taken off in a controlled manner, with reduction in tuyere hydrocarbon injection and ore/coke ratio adjustments, thereby minimizing detrimental effects resulting from the subsequent stoppage.

Plant maintenance

All maintenance work possible are to be carried out during production, thereby reducing the off blast time necessary. To minimize the duration of a planned stoppage, good planning and advance preparation are necessary. Although these factors are obvious for economics and to maximize plant output, their long term effect on furnace life is not always considered.

Preparations should always be in hand for maintenance to be carried out if the furnace comes off blast unplanned for other reasons. For instance, if the furnace is off for a tuyere change, it may be possible for work to be carried out on the charging system. If the furnace is off blast for problems at the steel melting shop, then it may be possible for more extensive maintenance to be performed. In this way, the total number of stoppages during a BF campaign can be reduced and their duration minimized.

Effective maintenance reduces the number of breakdowns which result in unplanned stoppages. This  involve routine maintenance, regular inspections, periodic  checking of important instrumentation, and condition monitoring, e.g. vibration and thermal monitoring. This is most important at later stages of a campaign, as ancillary equipment gets older and less reliable.

Similarly, improved cast house maintenance techniques can reduce off blast time, e.g. extension of the life of the main iron runner on a single tap hole furnace reduces downtime.

Off blast periods

The number of off blast periods, mainly unplanned ones, has a major effect on campaign life in terms of output per unit volume, which is reduced disproportionally to the percentage downtime. Wall damage can result from an increased degree of wall working at the lower blast volumes encountered whilst coming off and on blast, cooling and reheating of the refractories or erratic operation during recovery from the stoppage.

Some BF operators indicate that off blast periods ‘rest’ the hearth and allow a protective skull to form or thicken. In fact, taking the BF off blast is often an emergency procedure, at later stages of the campaign, when high temperatures are detected within the hearth refractory.

Short stoppages

For planned stoppages, additional coke can be charged several hours in advance, to compensate for the reduced blast conditions and the heat losses during the stoppage period. This extra coke in the lower regions of the BF assists smooth recovery from the stoppage. It is usual to decrease or remove tuyere hydrocarbon injection for a stoppage.

At high injection rates, there is a much lower proportion of coke in the BF, which is consequently less permeable and this may hinder recovery from the stoppage. In addition, at high injection rates, the BF is markedly fuel deficient during the recovery until the injection is resumed. This may not happen until the blast volume has reached about half of its full rate, when an adequate raceway is formed and the injectant can be consumed safely. In case there are operating problems in establishing raceway conditions and returning to the level of blast at which injection is possible, it can result into cold conditions or tuyere blockages with slag and the BF is fuel deficient at a time when additional fuel is needed.

In addition to ore/coke ratio compensation, a burden change is generally desirable for a stoppage period. Smaller material components of the burden is to be removed from the burden to promote permeability following the stoppage. High levels of titaniferrous ores is also to be reduced to avoid problems at lower HM temperatures after the stoppage. The proportion of burden components that deteriorate when at high temperatures over a long period, such as ores prone to decrepitation, are to be reduced in a stoppage burden. In addition, a more acid burden may be charged to compensate for higher Si content in the HM during recovery from the shut down.

During a stoppage, other deleterious factors can occur which affects the return to full blast operations. For example, this may include (i) extended periods at reduced blast volume to cast the furnace dry before the off blast, (ii) an extended stoppage period for a variety of reasons, (iii) water leakage into the BF during the shutdown, and (iv) problems during the recovery that may require  several off blasts (may be to rectify blast leaks or charging faults etc.). Under such circumstances, the undesirable operating conditions are extended and the additional coke charged may not be adequate, leading to a less smooth recovery from the stoppage.

To ensure smooth operation and minimize the effect of a stoppage on the life of BF, some operators believe a slow start after a planned stoppage. A typical of this is to control output to 90 % on the day before a stoppage and resume at 80 %, then 90 % output on the two days following the stoppage. However, this may not be acceptable to other operators, under conditions where high output is needed.

Unplanned stoppages are undesirable and, if possible, many BF operators try to delay taking the BF off blast for long enough to allow a compensated burden to descend to bosh level.  Attempt is usually made to cast the BF as dry as possible, to avoid getting slag back into the tuyeres and blowpipes, which may freeze and further prolong the stoppage. This also gives time to prepare for the repair work due to be carried out and to minimize the time of off blast. To compensate for the heat lost due to an unplanned stoppage, the tuyere hydrocarbon injection is generally increased after coming back on blast, providing it is not already at its maximum level.

Production stoppages can also occur due to the problems in the steel melting shop or during periods of low demand. These occurrences are to be coordinated so as to get advanced warning wherever  possible, and to give the option of a compensated burden. The pig casting machine (PCM), torpedo ladle fleet or steel melting shop  mixers are to be used as a buffer for short stoppages. In certain circumstances, when there is minimal advance warning of a shutdown, the BF is not dry and there is little empty ladle capacity, and there is no PCM available, it is preferable to dump the HM.

Stack spray techniques for the repair of wall refractories have advanced, enabling the walls to be gunned in a relatively short stoppage, by blowing the burden down to a low level. Although this allows a large quantity of coke to be charged at the lower levels of the furnace to aid start up, there is often difficulty due to the quantity of rebounded refractory falling into the furnace. Start up is easier if a low rebound material is used and the BF is blown down to tuyere level, enabling the rebound material to be raked from the furnace. This can be achieved more effectively by the use of T shaped sheets of corrugated sheeting, inserted rolled up through the tuyere cooler apertures. The blow-in burden chemistry is also to  be adjusted to give a slag chemistry that enables the residual rebound material to be melted.

There is a difference of opinion as to whether or not cooling water flows should be decreased for stoppages of greater than a given duration. Some operators prefer reduced flows to maintain refractory temperatures. The majority prefer the hearth cooling water on full flow to promote a thicker protective skull, whilst others who reduce the water flow suggest that by removing less heat it assists a smooth start up.

Another factor which affects the recovery from a stoppage is the removal of an accretion from the BF walls, resulting from the additional wall working and erratic burden descent. This can results into chilled conditions at a time when they are least desirable. If an accretion is known to have formed, it is desirable to try and remove it before a long stoppage. A good system of accretion monitoring provide immediate warning in case of its occurrence, to enable thermal compensation as soon as possible.

Long stoppages

Depending on the duration of the stoppage, the BF may be filled with a coke blank and a low ore/coke burden, or the burden may be blown down to tuyere level. For stoppages of several weeks or longer, the salamander is to be tapped. If this is not done, not only will a considerable amount of process heat be needed, during the recovery, to melt it, but it will expand whilst still solid and create undue stresses on the hearth refractories and shell, shortening their life. This is even more important with those BFs, where the sump depth has been increased to reduce peripheral iron flow in the hearth. It is desirable to monitor these stresses with strain gauges attached to the hearth jacket, and to develop procedures to minimize such stresses.

To recover from longer stoppages, when the BF is in a cold condition, it is necessary to’ warm the hearth and establish an early link between the tap hole and the tuyeres to allow liquids to be removed. This may be done by the use of a blast pipe at the tap hole or the use of an oxy-fuel lance. It is important to prevent the oxygen, entering at the tap hole, damaging the hearth carbon, which can directly shorten the campaign life. Recovery from chilled hearth conditions, following major water ingress during a routine maintenance stop, has been reported to have resulted in severe hearth erosion. Recovery from long shutdowns, with a large quantity of solid metal in the hearth and an impermeable dead man, may result in excessive peripheral flow in the hearth with accelerated hearth sidewall erosion.

Production rules

Being a continuous process, the BF is operated by a number of different operators who, without a set of rules to operate to, would react differently to a given situation. The individual actions taken may not be the correct one and, as a result, the process can be more variable than if the ideal action was taken. The majority of BFs are therefore operated according to set procedures that have been developed and improved from experience. These rules cover a wide area, including practical procedures and process control.

To maximize BF stability, it is necessary to control accurately both the thermal state and the aero-dynamics of the furnace. Steel plants usually devise their own rules to control thermal state, which generally involve the HM Si and temperature as indicators, with the use of top gas analysis and calculation of the quantity of heat available in the BF for silica reduction and to superheat the liquid products. Control of thermal state is usually by adjustment of conditions at the tuyere or by small changes in the quantity of coke charged. Furnace aero-dynamics are monitored by rules relating to furnace pressure drops and burden descent rates, with adjustment to blast volume, burden distribution or burden properties to achieve stability.

Operating rules are also necessary for non-routine operations, where damage to the BF may result from incorrect procedures, for instance in the recovery from chilled hearth conditions, where damage to refractories can happen. 

Specific rules for prolongation of BF life

Many operators have a specific set of operating practices for the prolongation of campaign life, which are in place to minimize damage to or prevent further deterioration of the BF. As the hearth is the critical region of the BF which cannot be repaired without a long shutdown, these rules or action plans often relate to hearth conditions. Typically, the actions are defined according to hearth temperatures or refractory thickness.