고로의 개선된 설계 및 캠페인 수명

용광로의 개선된 디자인 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 용선(HM)의 지속적인 공급에 달려 있기 때문에 소수의 대규모 BF가 있는 공장에서는 긴 캠페인 수명을 매우 중요하게 생각합니다.

BF 캠페인 수명 연장 기술은 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.

캠페인 수명을 개선하기 위한 BF의 개선된 설계가 이 기사에서 논의됩니다. 용광로의 올바른 설계는 안정적인 작동, 야금학적 성능, 지속적인 높은 생산성, 긴 캠페인 수명 및 98% 이상의 가용성에 기본입니다.

BF 디자인은 최근 수십 년 동안 많은 개선이 있었고 이제 20년 이상의 캠페인이 이루어졌습니다. 보쉬, 스택 및 스로트 아머는 과거에 중요한 설계 영역이었지만 오늘날에는 구리 스태브, 동판 냉각기, 흑연 및 SiC를 보쉬, 벨리, 하부 및 중간 스택에 적용하고 주철 스태브 쿨러와 함께 적용합니다. 상부 스택과 스로트 아머는 긴 캠페인과 높은 생산성 작업을 가능하게 합니다. 그러나 이제 견고한 바닥 및 난로 디자인의 중요성이 강조되고 있습니다.

고급 BF 설계에는 고효율 및 고용량 냉각 시스템과 고급 계측 및 제어가 필요합니다. 이러한 시스템에는 공정, 작업 및 라이닝 성능을 모니터링하기 위한 계측 및 제어 시스템이 포함됩니다.

BF의 디자인 및 치수

BF의 디자인은 반응과 야금에 대처하는 것입니다. 일반적으로 BF의 bosh와 샤프트는 코크스에 의해 침식되고 바닥과 화로는 HM에 의해 침식됩니다. BF 캠페인이 끝날 무렵에도 응력과 열 피로 균열을 견디기 위해 완전히 최적화된 독립형의 얇은 쉘과 구조적으로 건전한 구조가 설치되어야 합니다.

최신 독립형 BF 쉘 디자인은 액세스 타워입니다. 최첨단 기계 설계는 일반적으로 포괄적인 응력 분포 분석을 기반으로 합니다. 균열 방지 강철을 사용하여 유지 보수 요구 사항을 최대한 낮출 수 있습니다.

BF 디자인 철학은 캠페인 전반에 걸쳐 내부 프로파일이 블로우 인 당시의 프로파일에 최대한 가깝게 유지되도록 보장하여 성능 극대화를 지향합니다. 디자인은 다양한 분석을 기반으로 최적화됩니다. 영역별 열적, 화학적, 기계적 공격 메커니즘. 이러한 공격 메커니즘은 선택한 원자재 조합, 부담 관행 및 기타 프로세스 매개변수에 따라 예측됩니다. 일반적으로 안감 디자인은 이러한 공격 메커니즘의 영향을 상당히 줄이는 슬래그 및 부담 재료의 응고층 형성에 중점을 둡니다.

BF의 가치 극대화라는 목표를 달성하는 데 중요한 영역을 식별해야 하며 이러한 영역을 강화하는 데 특별한 주의를 기울여야 합니다.

로 프로파일은 기존 대규모 기존 BF의 프로파일 및 운전 결과, 노체 내화물 마모, 안정적인 운전 및 기타 특성의 관점에서 얻은 경험에 따라 결정됩니다.

샤프트 높이는 일반적으로 반대 요구 사항 사이의 절충안입니다. 연비를 위해서는 기체/고체의 접촉을 연장하여 현열의 사용과 기체의 환원력이 이론적인 한계에 근접하도록 하는 것이 바람직하다. 또한 BF 샤프트의 높이를 일정 값 이상으로 유지하여 철광석이 최대 금속화도를 갖는 응집 영역에 들어가도록 하여 노로가 냉각되어 제련에 문제가 발생하지 않도록 하는 것이 매우 중요합니다.

또한 더 높은 부피의 BF의 경우 일반적으로 BF 직경을 증가시켜 BF 내부 부피를 확장하고 노 높이를 거의 변경하지 않은 상태로 유지합니다. 과거에 얻은 운영결과로부터 얻은 경험으로 판단하면, 일반적으로 특정 내부 용적을 감안할 때 높이가 작고 지름이 큰 BF가 투과성 및 높이 면에서 큰 지름과 작은 지름보다 더 나은 것으로 간주됩니다. 탭 효율성 

BF 목

스로트 아머의 고장은 재고 라인과 바로 아래의 부담 분배에 상당한 해로운 영향을 미칩니다. 그 결과 불규칙한 하중 하강과 공정 안정성이 저하됩니다. 따라서 스로트 아머 디자인은 스폴링, 온도 변동, 응력 균열, 피로 및 마모/침식에 대한 저항과 관련하여 최적화되어야 합니다.

상부 샤프트(스로트 영역)의 경우 일반적으로 스테이브 쿨러가 사용되어 노 프로파일을 유지하고 스로트 아머(마모) 플레이트 아래의 벽돌 마모와 결합된 하중 분포의 무질서를 방지합니다. 고정식 스로트 갑옷 시스템을 위한 수냉식 지지판 또는 냉각 상자의 설치도 갑옷의 일부를 고정하는 데 사용되었습니다.

스택, 벨리 및 보쉬

스택과 배 부분은 열 부하와 심한 마모에 노출됩니다. bosh 영역은 bosh가 운반하는 하강 하중과 그 부근의 궤도 가스로 인해 심하게 부하를 받습니다. 이러한 영역이 올바르게 설계되지 않은 경우 냉각 본체와 라이닝이 공기 유입 후 너무 빨리 임계 수준으로 마모되어 탈주 위험이 발생합니다. 보쉬 지역에서는 풍구 노즈와 점보 쿨러가 부담을 짊어지고 있어 준비되지 않은 정지가 자주 발생한다는 의미이기도 합니다. 따라서 요즘의 bosh 및 스택 설계는 상부 영역에 보호용 실리콘 흑연과 함께 구리 스테이브 쿨러 또는 구리 플레이트 쿨러 및 고전도성 흑연으로 구성됩니다. 이 설계는 열부하의 약 95%를 냉각수로 전달하여 BF 쉘의 50℃ 미만의 온도를 확보하는 데 도움이 됩니다. 수냉식 시스템, 막대의 수와 위치, 물의 흐름 속도, 계측 및 열 모니터링 시스템은 모두 긴 용광로 쉘 수명과 최소한의 유지보수 요구사항을 보장하기 위해 완전히 최적화되었습니다.

통나무 냉각기의 개발은 오늘날 소위 말하는 4세대 통나무로 이어졌습니다. 특징적인 특징은 스테이브 모서리에 있는 추가 냉각 파이프, 쉘 측면에 있는 추가 구불구불한 모양(구불구불한) 파이프 및 내화 라이닝을 위한 확장된 고정 리브입니다. 이것은 보호 벽돌을 불필요하게 만듭니다. 3세대 막대기에서는 막대기의 모서리와 상단 및 하단에서 균열 및 과도한 마모가 발생하는 것으로 나타났습니다. 4세대에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 코너 파이프가 통합되었습니다. 구불구불한 냉각 파이프의 추가는 다른 냉각 파이프에 장애가 발생한 경우 백업 냉각 시스템 역할을 합니다.

4세대 지팡이의 추가 개발은 주조장 자체에서 가늘어지는 늑골로 고정된 스토브에 퍼니스 라이닝이 부착되어 있는 것입니다. 냉각된 스테브 금속의 마모 속도가 스테브 앞 벽돌의 마모 속도보다 1/10 이하인 점을 고려하여 벽돌 두께는 200mm로 줄이고 스테브 두께는 400mm 증가시켜 전면 벽돌과 지팡이의 수명은 거의 변하지 않습니다. 4세대 지팡이는 통에 벽돌을 덧대어 얇은 벽으로 된 단위 구조로 되어 있습니다. 이 유닛 구조는 벽돌 쌓기 작업의 필요성을 없애고 열면 프로파일의 변화를 최소화하여 BF 작업의 안정화에 기여합니다. 지팡이 쿨러, 특히 4세대 지팡이의 개선으로 지팡이의 내구성이 크게 향상되었습니다. 4세대 스테이브의 일반적인 장점은 (i) 내화 라이닝 ​​수명 연장, (ii) 스테이브 모서리의 균열 및 과도한 마모 감소, (iii) 구불구불한 모양의 냉각 파이프 추가

안정적인 핫 페이스 프로파일 유지, 스테이브 벽 두께 감소 및 스테이브 수명 연장을 통해 BF 작동을 더욱 안정화하기 위해 구리 스테이브가 도입되었습니다.

스태브는 BF 쉘의 전체 영역을 냉각하는 주요 이점이 있는 반면 냉각 플레이트는 국부적 영역만 냉각합니다. 그러나 손상된 냉각판은 쉽게 교체할 수 있는 반면, 용광로를 내리지 않고 지팡이를 교체하는 것은 사실상 불가능합니다.

그러나 BF 쉘의 전체 영역을 냉각할 수 있는 이점이 더 중요하며, 냉각 요소를 쉽게 교체할 수 없다는 단점을 매우 길고 안전한 수명으로 설계하여 극복해야 합니다. 이로 인해 BF의 수명과 동일한 목표 수명을 가진 지팡이가 개발되었으며, 이에 비해 최첨단 주철 지팡이를 사용하는 12~15년입니다. 주철 막대기를 사용한 경험에 따르면 처음에는 모서리에서, 그 다음에는 모서리에서 마모 및 재료 손실이 나타났습니다. 그 이유는 주조 요구 사항을 충족하고 허용 가능한 굽힘 형상을 제공하려면 주조 파이프가 가장자리에서 약 80mm, 막대 모서리에서 110mm 떨어져 있어야 하기 때문입니다. 이러한 조건은 주철의 상대적으로 낮은 전도도와 함께 모서리와 모서리가 적절하게 냉각되는 것을 방지합니다. 냉각 조건은 인접한 두 개의 주철 막대 사이의 비교적 넓은 비냉각 간격으로 인해 더욱 악화됩니다. 또한 냉각 문제는 주조 중 탄소 픽업을 방지하기 위해 사용되는 절연 파이프 코팅으로 인해 발생하며, 이로 인해 고온 측 온도가 높아져 균열이 발생하고 마모가 증가합니다. 주철 막대의 모서리와 가장자리에 균열이 생기는 것을 방지하기 위해 모서리 파이프가 4세대 막대에 설치되었습니다. 이는 추가 파이프, 용광로 쉘의 구멍 및 추가 물 및 에너지 요구 사항을 의미합니다.

이러한 문제는 압연 구리 막대에는 존재하지 않습니다. 동판은 공차를 좁히도록 압연되며 측면에 가깝게 가공할 수 있습니다. 냉각 채널은 정확하게 드릴로 뚫을 수 있으며 수압에서 누출을 방지하는 데 필요한 최소 벽 두께에 따라 가장자리와 모서리에 최대한 가깝게 위치할 수 있습니다. 마지막으로 막대 사이의 간격을 좁힐 수 있으므로 이 중요하고 냉각되지 않는 영역이 사실상 제거됩니다. 물성면에서 구리의 열전도율은 주철의 열전도율보다 10배나 높으며 구리의 기계적 강도로 인해 온도를 120℃ 이하로 유지해야 하므로 BF에서 더 많은 열이 제거됩니다. 다른 구멍 냉각 시스템과 비교하여 구리 막대를 사용할 때. 이러한 효과를 피하기 위해 구리 막대의 뜨거운 면에 낮은 전도성, 높은 알루미나 내화 벽돌을 설치하는 설계 솔루션이 발견되었습니다. 작동 경험에 따라 매우 안정적인 부착 층이 스테이브를 추가로 보호하고 BF의 높은 열 손실을 방지합니다.

구리 막대기를 사용한 현장 결과는 매우 좋은 결과를 보여주었습니다. 9년의 작동 후, 주철 막대는 일반적으로 마모, 균열 및 노출된 냉각 파이프의 심한 흔적을 보이는 반면, 구리 막대는 날카로운 모서리와 모서리가 있는 거의 사용되지 않은 외관을 가지고 있습니다. 나머지 구리 재료는 이 기간 후에도 원래의 물리적 특성을 유지했습니다. 구리 지팡이를 사용하는 주요 기술 측면은 다음과 같이 요약됩니다.

• 배/하축 영역에 3열의 구리 막대가 있고 나머지 영역에 주철 막대가 있는 구리 막대 시스템의 경우 열 제거 및 냉각수 순환 속도는 순수 주철 막대 시스템과 비슷합니다. 어떤 경우에는 안정적인 부착층으로 인해 구리 막대의 열 제거가 주철 막대의 열 제거보다 훨씬 낮습니다.
• 구리 막대는 주철 막대 및 구리 냉각판과 달리 러그나 노즈가 필요하지 않습니다. 구리 막대는 BF 내부에 매끄러운 표면을 제공하고 일반적으로 벽 영역의 가스 투과성에 부정적인 영향을 미치는 전하 층을 방해하지 않습니다.
• 동봉 앞에는 안정적인 부착층이 형성되기 때문에 일정 시간이 지나면 크러스트로 대체되는 고가의 내화재를 설치할 필요가 없습니다. 구리 막대 시스템에서 값비싼 내화 재료로 얻을 수 있는 추가 수명은 예상 전체 수명과 비교할 때 무시할 수 있습니다. 따라서 지팡이는 저렴한 내화물로 설치할 수 있습니다.

전체적으로 구리 스테이브 냉각 BF는 냉각 요소 관련 부품에서 기존 스테이브 시스템이 있는 BF보다 투자 비용이 약 10% 더 높으며 조밀하게 채워진 구리 냉각 플레이트가 있는 BF보다 5.4% 더 비쌉니다. 이것은 구리 막대기보다 더 저렴한 내화 재료와 구리 막대기의 더 긴 수명으로 보상됩니다.

BF 난로

지속적이고 원활한 고로 작동과 우수한 코크스 품질은 긴 노로 수명을 위한 전제 조건입니다. 높은 PCI(미분탄 주입)는 투과성 감소 및 난기류 증가로 인해 난로의 캠페인 수명에 도전합니다. 큰 난로 부피와 집수조 깊이는 액체 속도를 줄입니다. 더 낮은 액체 속도는 더 낮은 열 부하를 초래합니다. 열부하가 낮으면 안감 온도가 낮아지고 안감 온도가 낮으면 수명이 길어집니다.

BF 난로는 까다로운 공정 및 작동 조건에 직면해 있으므로 난로 라이닝 성능이 중요합니다. BF 난로의 성능은 현재 많은 기존 공장에서 제한 요소이며 BF 난로의 상태가 캠페인 수명을 결정합니다. 액체의 흐름은 침식 및 탄소 용해와 같은 메커니즘을 통해 상당한 마모를 유발합니다. 또한 가열 중 팽창으로 인해 변위가 발생할 수 있으므로 난로의 구조적 무결성이 영향을 받을 수 있습니다.

노의 수명을 연장하기 위한 대책으로서 노의 냉각능력을 높이고 노에 사용되는 탄소블록의 품질을 향상시킬 필요가 있다. 가장 침식되기 쉬운 노상 측벽 부분(각 탭 구멍 아래 부분)에는 높은 열전도율을 제공하는 주철 스테이브 또는 구리 스테이브도 사용됩니다. 또한 냉각수의 온도를 낮추어야 합니다. 난로의 경우 2단계 냉각 시스템이나 냉각 속도를 조절할 수 있는 도넛 모양의 냉각 시스템 등을 일반적으로 사용하여 과냉으로 인한 사망자가 비활성화되는 것을 방지합니다. 바닥 내화물에는 탄소 블록과 내부 세라믹 라이닝의 조합이 사용됩니다. 탄소 블록의 수명은 주로 내화물의 열전도도 및 용철 저항의 향상을 통해 연장되었습니다. BF 난로의 고급 설계에는 바닥 수냉식 및 난로 쉘 재킷 냉각이 포함되어 쉘 내부에 더 많은 공간을 제공합니다.

개선된 난로 및 탭 홀 디자인

탭 구멍은 매우 역동적인 환경에 노출됩니다. 온도와 압력이 높을 뿐만 아니라 화학적 공격이 상당하고 탭 구멍을 자주 뚫고 막으면 상황이 훨씬 더 복잡해집니다. 20년 이상의 캠페인 수명 동안 BF 작업을 용이하게 할 수 있는 궁극의 탭 구멍을 설계하는 것은 BF 설계자에게 부과된 가장 까다로운 과제 중 하나입니다. 오늘날 최적의 결과는 탭 구멍 주변의 셸에 대한 탁월한 냉각, 이중 라이닝 설계 및 충분한 모니터링 기능을 통해 달성할 수 있습니다.

노로의 섬프 깊이(탭 구멍에서 바닥면까지의 거리)는 태핑 중 HM 흐름에 의한 노상 벽의 마모에 결정적인 요인으로 보입니다. 죽은 사람은 난로 바닥에 완전히 쉬거나 HM 섬프에 완전히 떠 있는 것이 좋습니다. '코끼리 발' 마모를 방지하려면 죽은 사람이 부분적으로 뜨는 것을 피해야 합니다. 시간이 지남에 따라 바닥이 마모되어 처음에는 바닥에 완전히 놓여 있던 물체가 부분적으로 떠 있게 될 수 있습니다. 따라서 섬프 깊이는 죽은 사람이 뜰 수 있는 수준에서 처음부터 선택해야 합니다. 필요한 임계 섬프 깊이는 BF 작업의 크기와 방법에 따라 다릅니다.

부하 구성의 변화가 상황의 변화로 이어질 수 있고 HM이 탭핑 시 난로에서 유동할 수 있다는 점을 고려해야 합니다. 변경됩니다. 예를 들어 모든 코크스 작업과 높은 오일 또는 석탄 주입 비율로 작업하는 것의 차이가 있습니다. 탭 구멍 아래의 노상 벽의 마모 진행을 방지하기 위한 또 다른 가능성은 노상 재킷을 테이퍼링하고 이 영역의 내화 라이닝의 벽 두께를 늘리는 것입니다.

탭핑 기술과 탭 홀 디자인은 BF 캠페인 수명에 큰 영향을 미칩니다. 모델 계산 및 태핑 시험은 죽은 사람을 시뮬레이션하는 충전 베드가 있는 14m 노상 직경 고로의 1:10 물 모델(직경 1.4m)에서 수행되었습니다. 이 실험에서 BF는 가스가 새어 나올 수 있는 지점까지 비워서는 안 된다는 것이 권장되었습니다. 이 비율을 관찰하면 바닥에서 벽까지의 조인트 영역에서 마모 촉진 소용돌이가 형성되는 것을 방지할 수 있습니다. 태핑 과정의 중단은 가능한 한 짧게 유지되어야 합니다. 이것은 용융 구역의 뜨겁고 불포화된 용융 금속이 탄소 벽돌을 녹일 수 있는 내화 라이닝과 접촉하는 것을 방지합니다. 탭 구멍 직경은 전체 유량 수준을 줄이는 데 도움이 되므로 작게 유지해야 합니다.

탭 구멍 길이가 노상 벽의 유동 응력에 미치는 영향을 계산 및 모델링을 통해 조사했습니다. 더 긴 탭 홀을 사용하면 흐름의 공격 지점이 탭 홀의 왼쪽과 오른쪽으로 멀어집니다. 공격 지점의 강도는 탭 홀에서 멀어질수록 감소합니다. 따라서 BF의 공정 제어 목표는 탭 구멍을 가능한 한 길게 유지하여 탭핑 흐름을 노상 벽에서 노상 내부로 이동시키는 것입니다.

탭 홀 디자인은 BF 중 하나에 설치되었으며 구리 캡슐화로 탭 홀 영역을 기밀하게 만들 뿐만 아니라 물의 침투로부터 보호했습니다.

일반적으로 탭홀벽돌은 내알칼리성, 내알칼리성, 스폴링, 산화, HM용융, 슬래그 및 산소에 의한 개구에 대한 저항성이 우수하여야 한다. 탭홀을 안정화시키기 위해 내구성이 좋은 AI2O3-C-SiC 벽돌을 개발하여 BF에 적용하고 있다. 개발된 소재는 내산화성을 제외하고는 우수한 성능을 보였습니다. 또한 탄소 블록은 Al2O3-C-SiC 재료보다 HM에서 용융에 대한 저항이 낮고 산화에 대한 저항이 낮습니다.

향상된 내화물

BF의 각 구역에서 올바른 내화물 및 냉각 시스템을 선택하는 것은 긴 BF 캠페인 수명을 위해 중요합니다. 내화물 설계는 지속적으로 개발되고 있으며 오늘날 이는 오랜 생산성 캠페인과 관련하여 잘 입증되었습니다. 캠페인 수명, 공정 운영, 냉각 요구 사항, 공장 배치 및 건설 절차를 고려하여 최신 디자인과 재료가 통합된 접근 방식으로 적용됩니다.

마모가 주로 기계적인 상부 스택에서 BF 라이닝의 내화재는 Al2O3가 39%인 일반 내화 점토 벽돌에서 Al2O3가 약 45% 함유된 건식 압축 조밀한 내화 점토 등급으로 수년에 걸쳐 발전했습니다. . 그 영역에 대한 장점은 우수한 내마모성과 높은 산화 저항성입니다. 열충격 저항이 좋지 않은 것이 문제이기 때문에 상부 스택의 중요한 영역에서는 열 충격 저항을 개선하기 위해 60% Al2O3 및 탄화규소가 포함된 벽돌을 포함하는 다양한 유형의 복합 라이닝이 사용됩니다. 더 높은 등급의 벽돌을 사용하여 훨씬 더 높은 비용으로만 향상시킬 수 있는 적절한 내구성은 이 지역에 대한 새로운 개발에 대한 어떤 기대도 일으키지 않습니다.

상단 스택 아래 영역, 즉 bosh, Belly, 하단 스택에서 송풍구 수준까지 열 및 화학적 마모에 추가로 노출됩니다. 이는 마모와 결합된 고온, 높고 변동하는 열유속 및 알칼리, 아연, 슬래그 등에 의한 화학적 공격에 의한 마모를 의미합니다.

이러한 영역에 대한 마모 솔루션은 열 솔루션과 내화 솔루션으로 나눌 수도 있습니다.

열 솔루션은 흑연, 반흑연 및 SiC 벽돌이며, SiC 벽돌은 원료의 경도 때문에 이 영역에 적합합니다. 용광로 중 하나에서 전체 흑연 내화 설계가 고온 및 온도 변동에 더 잘 대처할 수 있기 때문에 결합된 흑연/반흑연 시스템에서 전체 흑연 설계로 보쉬 라이닝이 1980년 라이닝에 비해 업그레이드되었습니다.

보쉬 병렬에서 중간 스택까지 내화 시스템은 흑연과 탄화규소의 조합입니다. 흑연의 주요 목적은 탄화규소를 비교적 낮은 온도로 냉각시키는 것이고 탄화규소의 주요 목적은 흑연을 마모로부터 보호하는 것입니다. Bosh, Belly 및 Lower Stack의 내화 솔루션으로 특수 커런덤 사이알론 벽돌의 사용이 개발되었습니다. 이 벽돌의 전도율은 온도에 따라 크게 변하지 않고 탄화규소 벽돌보다 낮지만 양호합니다. 커런덤 사이알론 브릭 등급은 커런덤 입자와 SiC 브릭과 유사한 비산화물 결합 시스템을 가지고 있습니다. 이 브릭으로 이미 만족스러운 운영 결과를 얻었습니다.

BF 노상 내화물은 일반적으로 용광로의 수명을 결정합니다. 올바른 재료 선택, 사양, 검사 및 설치는 안전하고 문제 없는 화로 노로를 위해 결정적입니다.

원칙적으로, 지난 10년 동안 건설된 BF 난로의 내화 라이닝은 '검정' 및 '흑백' 내화 라이닝 ​​디자인으로 세분될 수 있습니다. 검은 난로의 경우 다양한 품질의 소형 또는 대형 탄소 블록이 사용됩니다. 블랙/화이트 디자인은 탄소 바닥 층 아래 또는 위의 바닥에 세라믹 층이 있으며, 세라믹 캡 페이싱의 다양한 높이와 함께 탄소 블록 또는 첨가제로 만들어진 다시 늘어선 노상 벽이 있습니다. 노상 라이닝 구조에 대한 또 다른 정의는 강력한 냉각과 결합된 높은 전도성 내화물을 사용하는 '열 솔루션'과 낮은 전도성 내화물 재료를 포함하는 '내화 솔루션'입니다.

안감 변형 '열 솔루션'은 열역학적 및 열화학적 특성과 관련하여 개선되어야 했습니다. 원료의 선택과 벽돌 제조 공정의 영향을 받는 벽돌의 특성은 대체로 반대 방향으로 작용하며 작동 응용 분야에서 영향을 평가해야 합니다.

탄소를 기반으로 한 개선된 현대 등급의 난로 라이닝 벽돌은 중요하다고 여겨지는 한 가지 속성을 가능한 한 다른 속성을 악화시키지 않으면서 개선하는 것을 목표로 합니다. 이는 원료 혼합물의 원료, 제조 공정 및 금속 및/또는 세라믹 첨가제의 선택을 통해 달성됩니다. 따라서 다양한 벽돌 생산자는 종종 BF 공장 및 연구 기관과 긴밀히 협력하여 다양한 방식으로 작업합니다. 다음은 새로운 발전으로 이어졌습니다.

• 결합 매트릭스에 매우 미세하게 분포된 Al2O3 도입
• 콜로이드 SiO2 용액으로 함침
• 적합한 연소 조건에서 SiC 및/또는 Si-O-N 결합을 형성하는 결합 매트릭스에 Si 또는 Si 함유 변형 추가
• 소성 후 타르 함침

첨가제는 일반적으로 흑연 벽돌에 사용되지 않습니다. 금속 산화물 첨가제는 높은 연소 온도에서 감소합니다. 반흑연 벽돌은 이러한 첨가제에 의해 미세 다공성이 됩니다. Si 및 SiC 첨가제만 첨가된 반흑연 벽돌이 있고 컴파운딩 중에 Al2O3 분말이 혼합된 것이 있습니다.

미세 다공성 비정질 탄소 벽돌은 또한 브릭 컴파운딩에 실리콘을 추가하거나 실리콘을 수정하여 무연탄을 기반으로 하는 기존의 비정질 탄소 벽돌에서 생산됩니다. Al2O3는 과소포화 HM에 의한 용해 저항성을 개선하기 위해 다른 생산업체가 배합하는 동안에도 추가됩니다. Al2O3가 침투된 알칼리와 반응하여 부피가 증가하고 벽돌 박리가 발생할 수 있다는 단점은 허용되어야 합니다.

HM의 용해 및 HM 침투에 대한 저항은 제조업체와 사용자가 더 중요하게 생각합니다. 더 미세한 기공과 초미세 다공성 벽돌 유형에 대한 추세로 원료는 배합의 준비 및 순도와 관련하여 최적화되었습니다. 필요한 경우 컴파운딩에 흑연도 더 많이 포함됩니다.

지적된 잠재적인 이점은 (i) 더 높은 열전도율, (ii) 벽을 관통하는 방향으로 블록의 길이 감소, (iii) 시멘트 사용이 열응력을 방출한다는 점, (iv) 열전도율이 향상되었다는 점입니다. 벽돌이 통과 밀접하게 접촉하기 때문에 난로, (v) 동시 가열 및 압력에 의해 제조 중에 발생하는 낮은 다공성이 물과 철의 침투를 최소화하고, (vi) 높은 내알칼리성.

난로용 내화 솔루션으로 여기에 통합된 벽돌은 고온에서 마모 메커니즘에 대한 높은 내성이 특징입니다. 외부에서 냉각 시스템을 적용할 때까지 마모율을 최소화하려고 합니다. 이러한 탄소 벽돌은 원료 무연탄을 기반으로 합니다.

무연탄 벽돌의 경우 HM에 대한 고강도 및 낮은 용해도가 장점으로 언급됩니다. 흑연에 비해 낮은 열전도율, 높은 α-모듈러스 및 높은 열팽창계수, 낮은 내알칼리성을 단점이라고 합니다.

난로의 내화 솔루션으로 '세라믹 컵'도 제안되어 여러 BF에 설치되었습니다. 등온선 계산에서 탄소 내화물의 취성층 형성을 담당하는 800℃ 등온선이 세라믹 재료 내에 있음을 알 수 있습니다. 난로의 충분한 섬프 깊이와 함께 세라믹 컵은 탄소 블록, 특히 '코끼리 발'의 마모를 방지하기 위한 추가 지원 수단입니다.

포괄적이고 안정적인 계측

BF 난로는 캠페인 기간의 핵심 요소로 간주되므로 난로의 마모 진행 모니터링은 매우 중요합니다. 열전대에 의한 온도 측정은 노상 마모 진행을 모니터링하는 데 사용되며 열전대는 노상 벽의 다양한 레벨 그리드에 설치됩니다. NiCr-Ni 열전대는 일반적으로 600°C 이상의 온도 범위에서 중독되며 온도 수준이 너무 낮음을 나타낼 수 있습니다. 따라서 열전대는 400℃ 이상의 온도가 예상되지 않는 곳에만 배치해야 합니다. 이러한 문제는 적절한 보호 튜브가 있는 교체 가능한 열전대를 사용하면 피할 수 있습니다.

열전대는 국부적 마모만을 나타내며 포괄적인 모니터링은 극도로 높은 밀도의 열전대에서만 가능합니다. 따라서 일반적으로 평균 마모 경로만 감지할 수 있습니다. 마모 진행 상황을 모니터링하는 다른 방법은 열화상 카메라 또는 열유속 프로브를 사용하는 것입니다.

연구 프로그램으로 열유속 밀도를 직접 측정하기 위해 한 고로의 노상 벽돌에 일련의 12개의 열유속 프로브가 설치되었습니다. 열전대와 비교하여 열유속 프로브의 다음과 같은 장점이 지적됩니다.

• 열유속 프로브는 내화 라이닝의 더 추운 지역의 용광로 재킷 근처에 설치할 수 있습니다. 따라서 열전대에 비해 내구성이 높습니다.
• 탄소 벽돌 내화 라이닝이 손상되지 않습니다.
• 여러 개의 열전대 대신 측정 장소에 하나의 센서만 있으면 열유속 밀도를 결정할 수 있습니다.
• 열유속 프로브는 내화 벽돌의 손상에 더 민감하게 반응합니다.

열유속 프로브의 최적 국부 분포에 관한 계산에 따르면 두 프로브 사이의 거리가 3m이면 신뢰할 수 있고 완전한 마모 제어에 충분한 것으로 보입니다. 열전대로 동일한 확실성을 얻으려면 서로 약 1m의 거리를 두고 탄소 벽돌 쌓기 중간에 열전대를 배치해야 합니다. 마모 프로파일은 일반적으로 주어진 열유속 밀도 데이터를 기반으로 계산됩니다.

다양한 유형의 노상 라이닝과 열유속 프로브의 위치가 그림 1에 나와 있습니다.

그림 1 다양한 유형의 난로 라이닝 및 열유속 프로브의 위치