정밀 합금: 레이들 야금에서 코어드 와이어 주입의 장점

현대 레이들 야금에서 합금 첨가 방법은 합금 조성 자체만큼이나 중요합니다. 이는 특히 다음에서 가장 명확하게 드러납니다. 칼슘 치료 — 이는 연속 주조 중 알루미나 개재물을 변형하고 노즐 막힘을 방지하는 데 필수적인 공정입니다. 수십 년 동안 대량의 칼슘-실리콘(칼슘 실리콘 합금) 합금 첨가제가 사용되어 왔지만, 코어드 와이어 주입 기술 이 방법은 회수율을 획기적으로 높이고, 정확한 화학양론적 제어를 제공하며, 일관된 야금학적 결과를 제공함으로써 우수한 방법으로 부상했습니다.

이 기사는 코어 와이어를 이용한 칼슘 처리와 대량 합금 첨가를 통한 칼슘 처리의 효율성, 수율 및 경제적 영향을 비교하여 레이들 야금 공정을 최적화하고자 하는 제철소에 실질적인 지침을 제공합니다.

과제: 칼슘의 낮은 용해도와 높은 반응성

칼슘은 강력한 개재물 개질제이지만 취급에 있어 특별한 어려움이 있습니다. 칼슘은 끓는점이 낮아(1484°C) 일반적인 제강 온도보다 낮으며 산소에 대한 친화력이 강합니다. 덩어리 또는 분쇄된 합금 형태로 첨가할 경우, 칼슘은 용융강과 접촉하는 즉시 기화되어 격렬한 반응, 불량한 침투, 낮은 회수율을 초래합니다. 대량 첨가를 통한 칼슘 회수율은 5%에서 15% 사이입니다.값비싼 합금의 상당 부분이 연기와 슬래그로 손실됩니다.

코어드 와이어 기술은 칼슘 함유 분말(칼슘 실리콘 합금, CaFe 또는 순수 Ca)을 강철 외피 내부에 캡슐화함으로써 이러한 한계를 극복합니다. 와이어는 가이드 튜브를 통해 용융강 욕조 깊숙이 연속적으로 공급되며, 외피가 녹으면서 반응성 분말이 슬래그 층 아래로 방출되어 공기 노출 및 슬래그 산화를 최소화합니다.

회복률: 결정적인 이점

덧셈 방법을 비교하는 데 가장 설득력 있는 기준은 다음과 같습니다. 칼슘 회수 — 강철 내 개재물을 성공적으로 변형시키는 데 필요한 칼슘 첨가량의 비율. 광범위한 산업 데이터는 극명한 대조를 보여줍니다.

실질적으로, 강철에 0.03%의 칼슘을 첨가하는 목표치(알루미나 개질에 일반적인 경우)를 달성하기 위해서는 대량 첨가 방식으로는 톤당 약 0.25~0.35kg의 칼슘이 필요한 반면, 코어드 와이어 방식으로는 톤당 0.06~0.10kg의 칼슘만 필요합니다. 칼슘 섭취량 60~70% 감소.

정확성과 일관성: 추측을 없애다

대량 첨가 방식은 본질적으로 일관성이 부족합니다. 덩어리의 크기, 용해 시간 및 침투 깊이가 제각각입니다. 큰 덩어리 하나가 슬래그 위에 떠서 공기와 반응하여 강철에 아무런 기여도 하지 못할 수도 있습니다. 작은 덩어리는 표면 근처에서 너무 빨리 용해될 수도 있습니다. 그 결과는 다음과 같습니다. 최종 칼슘 함량의 큰 차이 — 열원에 따라, 심지어 같은 국자 안에서도.

코어 와이어 주입은 다음과 같은 기능을 제공합니다. 정확하고 반복 가능한 공급최신 와이어 피더는 공급 속도를 ±1% 이내로 정밀하게 제어하며, 와이어 깊이를 조절하여 최적의 영역(일반적으로 슬래그 표면 아래 1~2미터)에서 합금을 분리할 수 있습니다. 작업자는 강철 중량, 목표 칼슘 함량 및 예상 회수율을 기준으로 필요한 정확한 와이어 길이를 계산할 수 있습니다. 이러한 정밀도를 통해 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다.

• 최적의 개질 효과를 위해서는 일정한 Ca/Al 비율(목표값 0.10–0.15)을 유지해야 합니다.
• 과잉처리 방지 (과잉처리는 CaS 생성 및 재응고 문제를 유발함)
• (유해한 알루미나 덩어리를 남기는) 불충분한 처리 방식 제거
• 화학 분석 재확인 및 재작업 필요성 감소

포함 수정: 품질 영향

칼슘 치료의 궁극적인 척도는 다음과 같습니다. 포함 형태학효과적인 처리를 통해 고체 형태의 각진 Al₂O₃ 클러스터가 액체 또는 구형의 알루민산칼슘(예: 12CaO·7Al₂O₃)으로 변환됩니다. 동일한 강종에 대해 벌크 와이어 처리와 코어드 와이어 처리를 비교한 연구 결과는 다음과 같습니다.

• 대량 추가: 불규칙적인 개질; 30~50%의 개재물이 용해되지 않은 알루미나 덩어리로 남아 있음. 주조물의 10~20%에서 노즐 막힘 현상이 발생함.
• 코어드 와이어 주입: 일관된 개질 효과; 함유물의 90% 이상이 구형 칼슘 알루미네이트로 전환됨. 노즐 막힘 현상이 주조물의 2% 미만으로 감소함.

타이어 코드강, 베어링강, 자동차 노출 패널과 같은 중요 용도에 있어 코어드 와이어 처리의 신뢰성은 단순히 경제적인 이점일 뿐만 아니라 필수적인 요소입니다. 절대적 요구 사항.

운영 및 안전상의 이점

코어드 와이어 기술은 야금학적 성능 외에도 상당한 운영상의 이점을 제공합니다.

1. 연기 및 먼지 감소: 대량의 규산칼슘(칼슘 실리콘 합금) 첨가는 환기 시스템에 부담을 주는 강렬한 흰색 연기(산화칼슘)를 발생시킵니다. 코어드 와이어 주입 방식은 슬래그 아래에서 칼슘을 방출하여 연기 발생을 최소화합니다.
2. 안전성 향상: 대량 첨가는 격렬한 비등과 슬래그 비산을 유발할 수 있습니다. 코어드 와이어 공급은 제어되고 예측 가능하므로 작업자의 노출 위험을 줄입니다.
3. 슬래그 잔류물 문제 감소: 정확한 첨가는 과도한 칼슘이 슬래그에 유입되는 것을 방지하는데, 그렇지 않을 경우 슬래그의 점도가 증가하고 내화물 손상을 초래할 수 있습니다.
4. 자동화 준비 완료: 최신 와이어 공급 장치는 공정 제어 시스템과 통합되어 실시간 산소 및 온도 측정값을 기반으로 폐쇄 루프 조정을 가능하게 합니다.

그림 2: 정밀한 속도 및 길이 제어 기능을 갖춘 최신형 코어드 와이어 공급 장치.

칼슘 처리용 코어드 와이어의 종류

용도에 따라 필요한 코어 와이어 구성이 다릅니다. Bright Alloys는 다양한 제품군을 제공합니다.

사례 연구: 벌크 와이어를 코어드 와이어로 변환

북미의 한 소형 제련소는 자동차용 AHSS를 연간 50만 톤 생산하면서 칼슘 처리를 위해 대량의 칼슘 실리콘 합금를 첨가해 왔습니다. 이 공정은 칼슘 회수율이 일정하지 않고(10~18%), 노즐 막힘이 잦으며(용융 공정의 12%에서 턴디시 교체 필요), 합금 비용이 높다는 문제점을 안고 있었습니다. 이 문제를 해결하기 위해 다른 방법을 도입한 후, 칼슘 실리콘 합금 코어드 와이어 주입 목표 공급 속도 2.5m/톤으로 설정했을 때, 해당 제분기는 다음과 같은 결과를 달성했습니다.

• 칼슘 회수율이 32~38%로 증가했습니다(일관성 유지).
• 노즐 막힘 현상 발생률이 가열 공정의 1.5%로 감소했습니다.
• 연간 합금 비용 절감액: 48만 달러
• 턴디시 내화물 소비량 감소: 18%
• 자동차 패널 노출 디자인에 대한 고객 수용도 향상

와이어 피더 투자에 대한 회수 기간은 6개월 미만이었습니다.

코어드 와이어 주입을 위한 모범 사례

코어드 와이어 기술의 이점을 극대화하려면 다음 지침을 따르십시오.

1. 공급 깊이: 슬래그 표면 아래 1.5~2.5m 깊이를 유지하십시오. 너무 얕으면 칼슘이 슬래그로 손실되고, 너무 깊으면 내화물과 접촉할 위험이 있습니다.
2. 공급 속도: 일반적으로 2~5m/s의 유속이 적합합니다. 유속이 빠를수록 관통력은 향상되지만 가이드 튜브의 기계적 마모가 증가합니다.
3. 타이밍: 탈산 및 아르곤 교반이 완료된 후, 최종 온도 조절 전에 주입하십시오.
4. 슬래그 상태: 최적의 회수율을 위해서는 슬래그의 FeO 함량이 2% 미만이고 염기도가 2.5 이상이어야 합니다.
5. 주사 후 교반: 칼슘이 고르게 분포되도록 3~5분 동안 아르곤 가스를 약하게 교반하십시오.

전기 자동차 모터 적층판, 고압 수소 파이프라인, 차세대 베어링 등 철강 청정 기준이 점점 더 강화됨에 따라 코어드 와이어 사출 성형의 정밀도와 효율성이 더욱 중요해질 것입니다. 여전히 대량의 칼슘 첨가제를 사용하는 제철소는 코어드 와이어로의 전환을 고려해야 합니다. 코어드 와이어의 야금학적 및 경제적 이점은 그 어느 때보다 강력합니다. Bright Alloys는 다양한 코어드 와이어 제품을 공급합니다. 코어 와이어(칼슘 실리콘 합금, CaFe, 순수 Ca 및 맞춤형 배합) 레이들 야금 공정 최적화를 위한 기술 지원이 제공됩니다.