제조공정
고로 작업에서 난로, 망자 및 도청의 중요성
최근 철광석 수요가 증가하면서 광석 품질이 저하되는 추세를 보이고 있습니다. 광석 품질의 악화는 더 많은 양의 슬래그를 동반하며, 이는 차례로 노로를 통한 액체 흐름 및 부하 하강에 영향을 미칩니다. 이러한 조건은 추가 응력을 받는 bosh, stack 및 hearth 라이닝과 함께 라이닝 마모 메커니즘에 대한 촉매를 제공합니다. 용광로의 태핑은 부정적인 영향을 받고 주조실의 트로프와 러너는 더 높은 슬래그 부피로 인해 부담을 받습니다. 이 모든 것이 고로 작업에 대한 부담을 증가시켰습니다.
철광석의 열악한 품질은 다음과 같은 방식으로 고로 가동에 영향을 미칩니다.
위의 요인으로 인해 고로의 생산 공정은 크게 다릅니다. 공정의 광범위한 변동은 슬래그 조성 및 이에 따른 고온 금속 품질의 측면에서 결과를 초래합니다. 위의 요소는 또한 아래에 주어진 다른 많은 영역의 프로세스에 영향을 미칩니다.
고로 운전 중 예상할 수 있는 위의 시나리오 및 기타 많은 시나리오를 수용하려면 고로 출탕 중 적절한 제어를 갖고 용광로가 차갑거나 뜨겁게 작동하는 것을 방지하고 고로의 원활한 작동을 위해 여러 가지 조치가 필요합니다. 노. 이러한 조치에는 (i) 더 많은 슬래그 부피에 대응하기 위한 최적의 배수 및 최소 마모를 위한 노상 관리, (ii) 최적의 안정성 및 용광로 벽의 최소화된 열 부하를 위한 공정 및 부담 전략 조정, (iii) 철저한 모니터링 및 적절한 유지 관리가 포함됩니다. 더 높은 열 부하를 흡수할 수 있도록 용광로 냉각 시스템, 그리고 (iv) 증가된 액체 흐름에 대한 기존 캐스트 하우스 레이아웃의 평가 및 병목 현상 제거.
화로, 데드맨, 용광로 태핑 중 탭홀을 향한 뜨거운 금속 및 슬래그의 흐름은 그림 1에서 볼 수 있습니다.
그림 1 노, 죽은 사람, 두드리는 동안 뜨거운 금속과 슬래그의 흐름
고로 난로와 죽은 사람
난로의 상태는 안정적인 용광로 작동과 긴 캠페인 수명을 위해 가장 중요한 역할을 합니다. 용광로에서 가장 낮은 이 영역은 내화 재료와 직접 접촉하는 액체 철(열금속) 및 액체 슬래그에 노출되어 심각한 침식 및 노상 라이닝의 화학적 및 열적 공격을 유발합니다. 퍼니스 노로에서 가장 공격적인 환경은 일반적으로 높은 열 응력과 액체 흐름 속도에 영향을 받는 탭홀 부근에서 발견됩니다. 탭홀 관리(다른 운영 지침 기술과 통합됨)는 노상 성능 및 따라서 전체 로 운영에서 매우 중요합니다.
난로는 가장 낮지만 고로의 가장 중요한 부분입니다. 화로의 캠페인 수명은 화로 내구성에 크게 좌우됩니다. 난로 측벽과 바닥은 일반적으로 고품질 세라믹과 결합된 탄소 기반 블록 또는 벽돌로 제작됩니다.
원칙적으로 두 가지 기본 난로 디자인이 있습니다. 첫 번째는 작은 블록 또는 벽돌 디자인이고 두 번째는 큰 블록 디자인입니다. 디자인 차이는 내화물의 크기 때문입니다. 작은 블록 난로의 주요 장점은 벽돌을 사람이 제자리에 놓고 모든 면에 모르타르를 칠할 수 있기 때문에 건설이 용이하다는 것입니다. 또 다른 장점은 난로 전체가 기본적으로 이미 금이 갔기 때문에 벽돌이 깨지기 쉽다는 것입니다. 그러나 이것은 특히 움직임이 있고 관절이 틈이 되는 경우 각 관절이 열 전달 장벽 역할을 할 수 있기 때문에 단점이기도 합니다. 큰 블록은 조인트가 훨씬 적기 때문에 동일한 단점을 겪지 않습니다. 그러나 열팽창으로 인해 큰 블록이 깨지는 경향이 있어 유사한 열 전달 장벽이 발생합니다.
두 가지 기본 설계 내에는 여러 가지 변형이 있으며 큰 블록과 작은 블록 설계 사이에는 몇 가지 유사점이 있습니다. 이러한 유사점과 차이점은 벽, 핫페이스 및 탭홀 주변에 사용되는 내화 재료의 유형입니다. 가장 큰 고려 사항 중 하나는 용광로 내부에서 냉각 매체로의 열 전달입니다. 이를 위해 일반적으로 다양한 유형의 내화물이 사용됩니다. 일반적으로 열전도율에 따라 비용이 증가합니다. 비용이 많이 들지만 이론상 최고의 난로는 전도성이 가장 높은 내화물로 제작됩니다. 그러한 난로는 영원히 지속되고 결코 마모되지 않을 것이지만(내화물을 보호하는 동결 안감으로 인해), 또한 용광로에서 너무 많은 열을 소모하여 운영 비용이 높을 것입니다. 그러한 난로는 용해로가 정지되는 동안 너무 빨리 냉각되어 다시 시작하기 어려울 것이며 더 높은 비용을 초래할 것입니다. 일반적으로 난로의 디자인에서는 위에서 언급한 요소 사이의 균형이 유지됩니다.
난로 라이닝에는 여러 열전대와 냉각 요소가 장착되어 있습니다. 죽은 사람은 활성 코크스 구역과 (대부분) 레이스웨이 아래에 있습니다. 죽은 사람의 윗부분은 레이스웨이 사이 영역에 둥근 꼭대기가 있는 원뿔 모양입니다. 데드맨 정점에서 레이스웨이까지의 기울기는 장입된 코크스의 안식각과 거의 같습니다. 난로는 주로 송풍구 수준에서 연장된 죽은 사람의 일부인 코크스 침대로 채워져 있습니다.
응집대에서 떨어지는 액체 철과 슬래그는 죽은 자의 빈 공간에 축적됩니다. 중력의 결과로 액체는 아래쪽에 더 무거운 철과 위쪽에 더 가벼운 슬래그가 있는 두 개의 다른 층으로 분리됩니다. 철과 슬래그는 모두 응집 영역에서 지속적으로 떨어지기 때문에 철 방울은 슬래그 층을 통해 바닥으로 가라앉게 됩니다. 따라서 최상층은 슬래그와 철 방울의 혼합으로 구성됩니다. 죽은 사람의 다공성은 0.3에서 0.5 사이이며, 이는 죽은 사람이 난로를 완전히 채울 경우 전체 부피의 30%에서 50%만 액체에 사용할 수 있음을 나타냅니다. 사실, 죽은 사람은 난로 바닥에 앉거나 액체의 부력이 죽은 사람을 들어올릴 만큼 충분한 경우 액체 욕조에 부분적으로 또는 완전히 떠 있을 수 있습니다. 부분적으로 떠 있는 죽은 사람은 중앙 노상 바닥에 앉아 노상 가장자리에 환형 코크스 없는 영역을 생성하여 노에서 배수될 때 흐름 저항을 거의 제공하지 않습니다. 따라서 원주 방향의 흐름이 형성되며, 이는 화로에서 '코끼리 발' 모양의 마모가 발생하는 주요 원인입니다.
급냉된 고로에 대한 해부 연구에 따르면 도선로와 노로 사이의 노 코어에 거의 정체된 코크스 베드가 있음이 나타났습니다. 코크스가 매우 감소된 속도로 하강하는 정체 구역은 이 구역이 공정 기능에 능동적인 영향을 미치지 않는다고 이전에 추정되었기 때문에 '죽은 사람'이라는 이름이 주어졌습니다. 그러나 이 가정은 나중에 더 관련성이 높은 연구에서 죽은 사람이 고로 작업에서 핵심적인 역할을 한다는 것이 밝혀지면서 잘못된 것으로 밝혀졌습니다. 데드맨과 관련된 연구는 고온, 마모 및 프로브 측정을 위한 극도로 가혹한 환경으로 인해 작동로에서 데드맨 상태를 직접 측정할 수 없기 때문에 일반적으로 물리적 및/또는 수학적 모델을 사용하여 수행됩니다.
죽은 사람의 윗부분은 궤도 사이의 영역에 둥근 상단이 있는 원뿔 모양이며 난로 바닥에서 풍구 높이까지 확장될 수 있습니다. 망자의 높이는 노의 크기와 코크스 비율, 폭발 속도, 하중 하강 및 망자의 갱신 비율과 같은 작동 조건에 따라 다릅니다. 철광석(환원) 수축 및 용해로 인한 고체 질량/체적 손실은 고체 흐름 패턴에 큰 영향을 미치므로 죽은 사람의 프로필에도 영향을 미칩니다. 또한 고형 소비율이 증가함에 따라 망자의 신장이 감소하는 것으로 밝혀졌습니다.
죽은 사람의 상한선은 이론적으로나 실험적으로 많은 조사의 대상이 되어 왔습니다. 이러한 조사는 죽은 사람이 하전 입자가 결국 궤도로 이동하는 준 정체 영역으로 둘러싸여 있음을 보여주었습니다. 데드맨 크기는 '미분탄 주입'이 있든 없든 노 작업이 수행되는지 여부에 민감합니다. 조사에 따르면 죽은 사람의 꼭대기에 있는 작은 중앙 유입 영역에서 죽은 사람이 새로워지는 것으로 나타났습니다. 따라서 고로 중앙에 대형의 고품질 코크스를 장입함으로써 양호한 사인투수성을 유지할 수 있다. 또한 태핑 작업으로 인해 난로에 액체가 주기적으로 축적 및 제거되는 것은 죽은 사람 재생 프로세스와 밀접한 관련이 있음이 밝혀졌습니다. 태핑 작업이 반복되면서 죽은 사람 입자가 점차적으로 궤도로 이동합니다. 입자의 재생은 '오래된' 입자가 부력(죽은 사람의 물에 잠긴 부분에 가해지는 힘)에 의해 죽은 사람에게서 강제로 빠져나가고 '새' 입자가 들어 와서 죽은 사람을 채우는 방식으로 발생합니다. 상단 표면을 통해 죽은 사람.
죽은 사람 상태와 바닥 모양은 노로 라이닝의 마모와 고로 노로의 액체 배수에 강한 영향을 미칩니다. 죽은 사람은 큰 액체 욕조에 잠겨 있고 액체 부력이 작용합니다. 액체 부력이 죽은 사람을 들어올릴 만큼 충분해지면 죽은 사람 아래에 코크스가 없는 영역이 형성되어 액체 흐름을 위한 자유로운 통로가 만들어집니다. 죽은 사람은 다양한 액체 수준으로 움직일 때 역동적인 행동을 합니다. 죽은 사람의 움직임은 난로에서 오르내리는 히스테리시스의 영향을 받는 것으로 밝혀졌습니다.
죽은 사람의 모양은 여러 요인에 의해 결정됩니다. 그것은 죽은 사람을 누르는 힘과 화로에서 철과 슬래그의 부력 사이의 균형으로 추정할 수 있습니다. 부력은 액체 레벨과 죽은 사람 다공성의 함수이기 때문에 비교적 간단하게 추정됩니다. 그러나 일반적으로 압력의 형태로 표현되는 하향 작용력은 부하 중량, 궤도 길이, 액체 보유량 및 기체 항력과 같은 노 조건에 따라 다릅니다. 풍구 높이 위의 하중 중량은 위로 흐르는 가스의 양력 압력에 의해 보상되고 궤도 아래(즉, 궤도 아래 영역) 아래로 작용하는 압력은 따라서 죽은 사람 무게에만 기인합니다. 반면에 중앙 영역에 작용하는 하향 작용 압력은 사인 중량, 액체 보유량 및 입자 흐름의 동적 압력의 함수로 공식화됩니다. 활성 코크스 구역 내에서 입자 수렴 흐름으로 인해 발생하는 동적 압력은 노 중심에서 궤도 전면까지 반경 방향 치수를 따라 선형으로 감소하는 것으로 가정됩니다. 일반적으로 죽은 사람이 레이스웨이 아래에 더 높이 뜨는 것을 볼 수 있습니다. 하향 작용 압력의 분포는 데드 맨 바닥을 형성하는 데 중요한 역할을 합니다. 일부 연구에서는 죽은 사람이 떠 있는 상태를 (i) 앉아 있는 경우, (ii) 벽에 부분적으로 떠 있는 경우, (iii) 바닥이 평평한 상태로 완전히 떠 있는 경우, (iv) 완전히 떠 있지만 벽 근처에서 더 높게 떠 있는 상태로 분류합니다. .
고로 도청
고로 탭핑은 고로 제품을 배송할 뿐만 아니라 용광로와 주조실 작업자의 안전을 위해 필수적입니다. 때때로 주조 또는 배수라고도 하는 고로 태핑은 고로 노로에서 뜨거운 금속 및 액체 슬래그를 제거하는 공정입니다. 고로 태핑의 현재 기술은 풀 풀 실습을 사용합니다. 이 방법은 용광로를 탭하지 않는 짧은 시간 동안 홈통을 뜨거운 금속과 액체 슬래그로 채우는 기술을 말합니다. 다음 탭 동안 트로프는 여전히 액체이므로 철과 슬래그를 더 쉽게 분리할 수 있을 뿐만 아니라 트로프의 열을 보존하여 더 깨끗하고 뜨거운 철이 내화 라이닝된 개방형 상단의 철도 운송을 통해 철강 용해 공장으로 전달됩니다. 어뢰 국자.
태핑 공정은 노내 가스 압력과 노내 액체 철 및 슬래그의 잔류량을 결정적으로 결정합니다. 노상 배수 불량은 일반적으로 노 생산성 및 캠페인 수명의 현저한 손실과 관련된 불안정한 노 작동으로 이어집니다. 비효율적인 배수로 인해 액체가 과도하게 축적되어 난로의 액체 수준이 높아집니다. 액체(슬래그)가 송풍구 수준에 도달하면 보쉬의 환원 가스 흐름이 심하게 방해를 받아 종종 매달림 및 미끄러짐으로 알려진 불규칙한 하중 하강이 발생합니다.
탭핑 주기는 탭 구멍이 뚫리면서 시작되고 용광로 가스가 폭발할 때 탭 구멍 덩어리로 탭 구멍을 막음으로써 종료됩니다. 탭핑이 끝나면 가스-슬래그 경계면이 탭홀 쪽으로 기울어지고 상당한 양의 슬래그가 탭홀 수준 위에 남아 있습니다. 철 상은 점성 슬래그 단계에서 탭홀 근처에서 발생하는 큰 압력 구배 때문에 탭홀 아래 레벨에서 배수될 수 있습니다. 따라서 평균 슬래그-철 계면은 탭홀 수준보다 낮습니다. 액체 생산 속도, 노의 부피 및 태핑 전략과 같은 여러 요인에 따라 태핑 주기의 초기 단계가 달라지며 다음과 같이 분류할 수 있습니다.
태핑의 주요 요구 사항은 원하는 퍼니스 제품 비율을 안정적으로 확보하는 것입니다. 따라서 태핑율에 영향을 미치는 요인을 설정하는 것이 중요하다. 일반적으로 대형 용광로는 직경 70mm, 길이 3.5m의 출출구에서 7톤/분의 출탕 속도와 5m/초의 액체 출탕 속도가 일반적으로 발생합니다. Taphole 상태와 Taphole 길이는 Taphole 속도에 큰 영향을 미칩니다. 용광로가 작동 중일 때, 구멍은 구멍 덩어리로 알려진 내화 물질로 완전히 채워집니다.
탭핑 작업 중에 종종 어려움을 일으키는 중요한 요소는 (i) 탭홀 건 및 드릴의 결함 또는 탭홀에 대한 잘못된 정렬, (ii) 탭홀, 탭핑 스파우트, 스키머, 게이트 및 틸팅, 스윙 또는 기타 러너의 열악한 상태입니다. , (iii) 뜨거운 금속을 운반하기 위한 레이들의 부적절한 용량, (iv) 슬래그 입자화 시스템의 문제 및 슬래그 피트의 부적절한 공간.
태핑 일정은 액체 철과 슬래그의 양, 노의 크기, 태핑 속도 및 각 태핑 작업 사이에 필요한 준비 작업에 따라 다릅니다. 일반적으로 탭홀을 탭핑하기 직전에 탭홀 건 및 드릴의 올바른 기능, 위치 및 정렬을 확인하여 탭홀에 올바르게 정렬되었는지 확인해야 합니다(필요한 경우 위치가 수정될 수 있음). 이 방법의 장점은 아직 확인되지 않은 결함이나 조정에 대한 최종 점검이 가능하고 이를 수정할 수 있다는 것입니다. 작동 조건에 따라 일정한 크기의 드릴을 사용하여 탭홀을 열며, 경우에 따라 플러그의 마지막 부분을 찔러 넣습니다. 드릴 구멍이 충분히 길지 않은 경우 산소 랜스로 탭홀을 열어야 합니다. , 산소 사용에 필요한 모든 예방 조치를 취합니다.
뜨거운 금속의 제트가 젖은 러너로 흘러 들어가면 폭발과 함께 러너에서 끓는 현상이 발생할 수 있으므로 탭핑이 방해될 수 있습니다. 따라서 러너에서 끓는 물이 종종 태핑 작업을 중단해야 하는 비율에 도달하기 때문에 미세한 점검을 수행하고 트로프와 러너를 완전히 건조시키는 것이 중요합니다. 이것이 탈출구가 항상 비어 있어야 하는 이유 중 하나입니다.
탭핑이 진행 중일 때 중지하는 것은 탭홀 총에서 최대 전력을 요구하는 작업입니다(플러깅은 용융 금속 흐름의 전체 힘을 상쇄해야 하므로). 어떤 경우에는 탭홀이 막힐 수 있을 만큼 폭발과 상단 압력을 줄여야 합니다. 마른 재료를 사용하여 러너의 손상된 부분을 신속하게 즉석 수리합니다.
탭홀 건을 너무 빨리 탭홀에서 멀리 옮기면 물질이 응고될 시간이 없었을 수 있으므로 탭홀에 주입된 막힌 점토가 폭발과 함께 갑자기 배출될 위험이 있습니다. 이 때문에 캐스트 하우스 운영자는 이러한 폭발이 발생할 경우를 대비하여 '사격선' 밖에 있어야 합니다.
태핑이 시작될 때 뜨거운 금속에 앞서는 슬래그의 흐름도 교란을 일으킬 수 있습니다. 이 경우 주조소 운영자는 슬래그를 운반하려는 러너 쪽으로 슬래그를 향하게 하기 위해 탭홀과 러너의 인접 영역을 조정해야 합니다. 이것이 아이언 러너의 양쪽에 있는 탭홀 앞에 여유 공간이 있어야 하는 이유 중 하나이며 이 공간은 최대한 커야 합니다.
주조소 작업자의 주요 임무는 정상적인 태핑 작업 중에 뜨거운 금속 및 액체 슬래그가 운송 레이들 또는 인접 설비로 원활하고 사고 없이 흐르는지 확인하는 것입니다. 러너의 크기와 경사는 고로의 다른 기술적 특징과 관련되어야 한다. 그러나 뜨거운 금속 및/또는 슬래그가 정체 및 넘칠 가능성이 있으므로 주조소 운영자의 즉각적인 조치가 필요합니다. 이 작업에 사용되는 도구는 완전히 건조되어야 합니다. 그렇지 않으면 물이 갑자기 증발하여 폭발할 수 있습니다.
또한 고체 물질이 뜨거운 금속의 흐름에 따라 운반될 수 있고 상대적으로 작은 단면을 갖는 게이트를 막을 수 있으므로 국자로 배출되는 구멍의 상태를 매우 주의 깊게 확인하는 것이 중요합니다.
탭 구멍은 탭핑 중에 막힐 수 있습니다(예:코크스). 탭홀 드릴은 일반적으로 이러한 장애물을 제거하는 데 사용되지만 실패할 경우 긴 막대(래블)가 사용됩니다. 이 작업은 뜨거운 금속과 슬래그가 갑자기 폭발할 가능성이 있기 때문에 위험합니다. 따라서 캐스트 하우스 운영자는 장애물이 없는 비상구에 즉시 접근할 수 있어야 합니다.
슬래그 러너의 건설에 가장 큰 주의를 기울여야 합니다. 슬래그 과립화 동안 폭발 위험을 최소화하기 위해 슬래그와 함께 운반되는 뜨거운 금속 및 코크스를 억제할 수 있는 게이트가 장착되어야 합니다.
태핑 작업에 종사하는 주조소 작업자의 가장 중요한 작업 중 하나는 뜨거운 금속 국자의 충전을 감독하여 내용물이 운송 중 유출되거나 충전 중 넘칠 수 있는 수준을 초과하지 않도록 하는 것입니다. 국자는 일반적으로 차례로 채워지기 때문에 작업자는 뜨거운 금속의 흐름을 적절한 채널로 유도할 수 있어야 합니다. 틸팅 및 스윙 러너 및 스파우트는 또한 각 태핑 작업 후에 라이닝이 갱신되기 때문에 기존 게이트에서 훨씬 더 큰 내화 라이닝의 습기 위험을 최소화하는 이점이 있습니다.
두드림이 끝날수록 뜨거운 금속의 흐름이 불규칙해지고 강한 공기가 동반되며 난로가 비워지면 이러한 현상이 더 자주 발생합니다. 그와 동시에 뜨거운 금속과 슬래그가 튀고 마침내 캐스트 하우스의 전체 영역을 덮을 수 있습니다. 이를 방지하려면 가능한 한 빨리 탭홀을 막아야 합니다. 작업자는 탭홀 건을 탭홀까지 이동시키고 정확한 양의 플러깅 클레이를 주입하여 구멍을 막습니다.
제조공정
고로 부담의 준비 및 충전 고로(BF)는 노로를 제외하고 기본적으로 BF에서 역류 방향으로 이동하는 가스 및 부하 입자의 통로입니다. BF의 안정적인 운전을 위한 기본 요건은 변동이 크지 않은 이동층을 로 내에서 유지하는 것입니다. 구체적으로, 혼합된 버디드 레이어가 없는 안정적인 가스 흐름과 버디드 레이어 구조를 형성하기 위함이다. 이들은 서로 밀접하게 관련되어 있습니다. 가스 흐름의 안정성은 거의 전적으로 부하 충진 구조(입자 크기, 입자 크기 분포 및 미세 입자 비율 등)에 의해 결정되는 부하 투과성과 고체 흐름인 부하 하
고로의 제철 이해 및 일본의 해부 연구 고로(BF) 제철은 주로 잘 정립되고 입증된 성능, 유연한 원료 사용 및 높은 열 에너지 보존 능력으로 인해 용선(HM)을 생산하는 가장 실용적인 수단입니다. BF 제철의 시작에 대한 정확한 날짜는 없습니다. 그러나 중요한 공정 설계와 재설계는 14세기부터 유럽의 제철로에서 구현되기 시작했습니다. 그 이후로 BF 루트는 다른 대체 철 생산 방법보다 선호하는 프로세스로 우세했습니다. 처음부터 BF 제철 공정은 지속 가능하고 실행 가능한 상태를 유지하기 위해 매우 효율적인 공정이 되기 위해