저취 제강 레이들내 유동현상에 대한 수모델 및 수치해석

초록

2차 정련설비인 레이들 공정은 레이들 상부의 슬래그에 인한 탈황 등의 야금학적 효과가 있으나 레이들 하부에서 강의 교반을 위해 사용되는 Ar 가스의 저취 조건에 따라 레이들 태핑시 턴디시로의 슬래그 및 비금속 개재물의 혼입이 제강공정에서 청정강 제조의 저해요인으로 작용한다. 따라서 청정강의 생산성과 공정 효율성의 극대화를 위해서 슬래그 및 개재물 제어기술의 개발이 필요하다. 이를 위해 저취교반 조건에 따른 용강의 유동형태와 슬래그 및 비금속 개재물의 혼합거동에 대한 변화를 정량적으로 예측하기 위한 연구가 수행되어야 한다. 따라서, 본 연구에서는 저취 노즐의 위치변화를 고려해 Ar 가스에 의한 저취 조건에 따른 용강의 유동 특성, 용강의 비금속 개재물 및 슬래그 혼입 거동을 정량화하기 위해 레이들 공정에 대한 수모델 실험과 수치해석 연구를 실시하였다. 저취조건에 따른 균일혼합시간 측정 결과, 노즐의 위치에 따라 혼합시간 및 용강의 유동패턴이 변화하였고, 2개의 노즐이 동시에 사용되고, 노즐의 위치가 일정거리 떨어져 있는 조건에서 평균적으로 균일혼합 시간이 감소하는 것으로 나타났다. 또한 유체높이 및 유량이 증가할수록 슬래그 혼입 가능성이 증가하였다.