Incorrect expansion type의 노즐을 이용한 soft blowing 패턴 해석

초록

고품질의 철강 제품을 제조하는데 있어서 인(P)의 제어는 매우 중요하다. 기존의 전로 조업에서는 탈린능의 증대를 위해 랜스의 높이를 상향하거나, 산소 공급 유량을 감소시켜서 soft blowing 패턴을 적용했다. 하지만, 기존의 soft blowing 패턴 조업은 취련 시간이 길어지고 슬래그양이 지나치게 많아지는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 soft blowing 패턴을 유지하면서 산소 공급 속도를 증가시킬 수 있는 상취 랜스 노즐의 개발이 요구되고 있다. 기존에 사용되고 있는correct expansion type의 노즐은 에너지 손실을 최소화하도록 설계되어 있으므로 soft blowing 패턴에 어려움이 있는데, incorrect expansion type의 노즐을 사용할 경우 노즐tip에서 에너지 손실이 발생하여 용탕표면에서 속도를 낮출 수 있다. 본 연구에서는 산소 공급 속도 증가에 따른 취련 시간의 단축과 탈린 효율 증대를 위한 incorrect expansion type의 노즐에 대한 기초 해석을 진행했다. Correct expansion type의 노즐을 기준으로 cold model test를 진행하여 해석 조건을 설정한 후, 노즐 형상에 의한 영향을 비교하기 위해 노즐 exit/throat 직경비에 따른 해석을 진행하였으며, 산소 공급량에 의한 영향을 비교하기 위해 inlet 유량 변화에 따른 해석을 진행했다. 노즐의 초음속 유동 해석을 위해 상용 해석 프로그램인 ANSYS FLUENT를 사용하여 해석을 진행했다.