전기 아크 퍼니스: 알아야 할 모든 것

전기로는 산업용 제강에서 매우 중요한 역할을 합니다. 95% 이상의 전기강이 전기 아크로에서 만들어집니다. 시작하기 이 블로그에서는 전기로의 작동 방식, 구성 요소 및 이점, 사용되는 중요한 전기로 재료, 전기로가 다른 유형의 용광로와 비교되는 방식에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

무엇 전기 아크 퍼니스(EAF)란 무엇인가요?

전기로(EAF)는 고온의 전기 아크에서 금속을 녹이는 용광로로, 특히 강철 용해에 사용됩니다. EAF 전극 그룹은 열을 발생시키고 전하 금속을 녹이는 전기 아크를 생성합니다. 석탄 용광로에 비해 연중 가동되는 전기 아크로는 더 유연하고 깨끗합니다. 전기로 철강 생산은 자원 효율적이며, 철강 공급원에 비해 폐기물을 최소화하고 재활용 자재 사용 초기 피드백.

재활용 가능한 고철은 미니 공장의 EAF 용광로에서 가공됩니다. 이러한 투입 원료의 유연성 덕분에 EAF는 친환경적이고 경제적인 철강 제조에 이상적입니다. 스트라이프 주조는 다양한 성분과 고품질의 강철을 생산할 수 있어 특수강 및 합금에 적합합니다.

전기 아크로는 어떻게 작동하나요?

• 충전

전기로 공정의 첫 번째 단계는 충전, 즉 원료를 용광로에 공급하는 것입니다. 고철, 선철, 때로는 직접 환원 철(DRI)을 주요 원료로 사용합니다. 이러한 재료는 충전 시스템에 의해 용광로에 도입됩니다. 최근 충전 시스템의 발전으로 높은 수준의 자동화가 이루어지고 있어 정확하고 효과적인 화학 성분으로 재료를 첨가할 수 있습니다. '바스켓'이라는 대형 용기를 사용하여 스크랩을 충전한 다음 동시에 또는 컨베이어를 통해 연속적으로 퍼니스에 삽입하는 방식으로 일괄 충전할 수 있습니다.

• 녹는

퍼니스가 충전되면 다음 단계는 용융입니다. 이 과정에서 흑연 기반 재료 대신 전극을 용광로에 넣고 고전압을 통과시킵니다. 이렇게 하면 전기 아크가 생성되어 금속이 녹을 정도로 과열됩니다. 전기 아크 퍼니스 내부의 온도는 3,500°C까지 올라갈 수 있으며, 이는 고철과 기타 공급 원료를 녹이기에 충분한 온도입니다. 전기로는 아크, 전극과 전하 사이에서 발생하는 열, 용융조 화학 성분을 보호하는 슬래그 시스템, 용융 처리량을 극대화하는 슬래그 층을 덮개로 사용하여 최고의 용융 처리량을 제공합니다.

• 정제

다음 단계는 금속이 녹은 후 정제하는 것입니다. 정련은 용융된 금속을 인내심을 가지고 정제하는 과정입니다. 정제하는 동안 일반적으로 산소를 랜스를 통해 용광로에 불어넣어 탄소, 인 또는 황과 같은 불순물을 산화시키고 제거합니다. 석회 및 형석과 같은 다른 플럭스 재료와 함께 만들어져 금속에서 구체화된 불순물을 가두는 슬래그를 형성하는 것은 고밀도 불순물입니다. 일반적으로 다양한 고급 센서와 제어 시스템으로 제어되는 이 기능은 고유한 특성을 가진 고해상도 강철을 생성하는 데 필수적입니다.

• 탭

태핑 공정은 전기로 공정의 마지막 단계입니다. 3단계에서는 용광로에 포함된 용강을 주조 등의 가공을 위해 제철소 주변으로 액체 상태의 강철을 운반하는 데 사용되는 용기인 래들(래들)로 운반합니다. 또한 태핑은 매우 섬세한 공정으로, 특정 양의 용강을 태핑하고 슬래그의 유입을 줄여야 하므로 제어가 필요합니다. 이 버튼을 사용하여 탭핑 온도를 엄격하게 모니터링하여 용강의 온도가 다운스트림 공정에 적합한 수준인지 확인합니다.

전기 아크 용광로의 용량과 종류

간접 전기 아크 퍼니스

교류 전기로(AC EAF)는 흑연 전극을 통해 흐르는 교류(AC)를 사용하여 용융에 사용되는 전기 아크를 생성합니다. AC EAF는 강철 용해에 가장 많이 사용되는 용광로 유형이며 유연성을 제공하여 여러 용도에 사용할 수 있습니다. 이 용광로는 다소 단순한 디자인으로 거의 모든 유형의 고철을 녹일 수 있습니다. AC 용광로는 매우 다재다능한 전기로 유형으로 빠르게 켜고 끌 수 있어 중소규모 제강에 이상적입니다.

직접 전기 아크 퍼니스(DC EAF)

전기 아크는 직류 전기로(DC EAF)에서 직류(DC)를 사용하여 생산됩니다. DC EAF는 AC EAF보다 더 적은 수의 전극이 필요하므로 비용이 절감됩니다. 일반적으로 DC 퍼니스에는 흑연 전극이 하나만 있어 더 오래 유지되는 경향이 있고 아크 안정성을 제공합니다. 또한 DC 퍼니스는 더 조용한 경향이 있으며 에너지 효율을 높일 수 있는 잠재력이 있습니다. 하지만 일반적으로 구조적으로 더 복잡하며 설치에 드는 초기 비용도 더 클 수 있습니다.

수중 전기 아크 용광로

용해로(SAF)는 주로 합금철 또는 기타 금속을 생산하는 데 사용되는 특정 종류의 용광로입니다. 전극은 전하 물질에 부분적으로 침지되어 SAF의 일부 야금 반응에 적합한 환원 분위기를 조성합니다. SAF는 표준 EAF의 경우처럼 강철을 녹이는 데 사용되는 것이 아니라 합금 성분을 생산하기 위해 망간이나 크롬과 같은 광석을 처리하는 데 사용됩니다. 특수 침수 전기로는 높은 용융 온도에 도달하도록 설계할 수 있으므로 원하는 특성을 가진 합금에 적합한 프로파일을 쉽게 찾을 수 있습니다.

전기 아크 용광로의 주요 구성 요소

셸 및 지붕

용광로 쉘은 일반적으로 강판으로 용접되며 일정한 강도와 강성을 가지고 있습니다. 구조는 일반적으로 용광로를 통과하는 고온을 견딜 수 있도록 튼튼한 강철로 만들어집니다. 지붕은 탈착이 가능하며 원료를 퍼니스에 충전하는 데 사용됩니다. 또한 전극이 용광로 내부로 침투하는 전극 포트가 지붕에 있습니다.

용광로 안감

내화 재료 퍼니스 라이닝에는 내열성이 높은 내화 재료가 포함되어 있습니다. 내화물은 용광로의 외피를 보호하여 용융 금속으로 인한 가격 상승을 방지합니다. 이 외에도 내화 라이닝은 퍼니스의 단열을 도와 열을 더욱 보존하고 에너지 효율을 높입니다. 결국 라이닝이 최상의 성능을 발휘하려면 라이닝을 교체해야 합니다.

충전 시스템

충전 시스템은 고철과 같은 원자재를 용광로에 바로 공급합니다. 이 시스템에서는 일반적으로 "충전 바구니"라고 불리는 크레인과 버킷을 사용하여 고철을 용광로에 빠르고 안전하게 적재합니다. 최근의 충전 시스템은 컨베이어 벨트 또는 연속 충전을 가능하게 하여 생산성과 효율성을 향상시키는 기타 자동화 시스템일 수 있습니다.

전기 아크 용광로 변압기

전기 아크 변압기는 필요한 전력을 변환하여 전극으로 전달합니다. 또한 전력망의 고전압 전기를 전기 아크에 적합한 저전압으로 변환합니다. 변압기가 제공하는 전류 조절은 안정적인 아크 조건을 허용하고 용융을 제어하는 데 중요합니다. 좋은 디자인의 변압기는 사용되는 에너지를 절약하고 안전한 환경을 보장합니다.

냉각 시스템

전기 아크 용광로에서 발생하는 온도는 매우 높기 때문에 용융을 방지하기 위해 냉각 시스템이 필요합니다. 일반적으로 냉각은 수냉식 패널을 통해 이루어집니다. 이는 과도한 열을 흡수하여 퍼니스의 온도를 안전한 수준으로 유지합니다. 효과적인 냉각은 기기의 수명을 연장하고 전극, 지붕 및 측면 패널의 과열을 방지합니다.

전기 아크 퍼니스 먼지 시스템

전기 아크로를 가동하는 과정에서 먼지가 발생합니다. 이 먼지에는 금속 산화물 및 기타 물질과 같은 유해한 물질이 포함되어 있습니다. 이 먼지 중 일부는 집진 시스템에 의해 포집되어 유해 성분을 분리하여 파괴하거나 귀중한 금속을 재활용합니다. 따라서 효과적인 먼지 관리는 환경 법규를 준수하고 안전한 작업 환경을 유지하기 위한 핵심 요소입니다.

전기 아크 퍼니스 사용의 장점

재활용 효율성

따라서 EAF 전기로는 고철을 효율적으로 재활용할 수 있기 때문에 순환 경제에서 매우 중요합니다. 고철을 활용하면 원광석을 채굴하고 정제할 필요성이 줄어들어 천연 자원과 에너지를 모두 절약할 수 있습니다.

유연성

전기 아크 용광로는 시작과 정지가 쉬워 소량 생산에 적합합니다. 이는 지속적으로 가동해야 하는 용광로에 비해 매우 큰 장점입니다.

탄소 배출량 감소

실제로 전기 아크로는 용광로에 비해 탄소 배출량이 훨씬 적습니다. 특히 코크스 대신 전기를 사용하기 때문에 재생 에너지로 연료를 공급할 경우 온실가스 배출을 줄이는 데 도움이 됩니다.

EAF에 사용되는 주요 재료

고철

전기 아크로는 고철을 주원료로 사용하는 제철 용광로의 일종입니다. 고철은 폐차, 철거된 주택, 공장 스크랩 등 다양한 곳에서 구할 수 있습니다. 고철 재활용은 지구의 천연 자원을 더 친환경적으로 사용하는 방법이며 폐기물을 줄이는 데 도움이 됩니다.

아크 퍼니스 전극

고철을 녹이는 전기 아크는 전기를 통과시켜 만들어집니다. 흑연 전극. 하지만 용융 과정으로 인해 전극은 전기 아크 용광로 내에서 고온을 견뎌야 하며 서서히 연소됩니다. 전극을 정기적으로 교체해야 하므로 EAF를 지속적으로 사용하려면 또 다른 비용 요소가 추가됩니다.

전기로 슬래그

슬래그는 원료에서 나온 불순물의 결과물로 용융 금속 위에 쌓여 정제 과정에서 제거되는 잔류물입니다. 또한 슬래그는 시멘트, 도로 건설 자재와 함께 건설과 같은 다른 분야에서도 사용됩니다.

카본 라이저

탄소 발생기 를 첨가하여 액체 강철의 탄소 함량을 원하는 수준으로 높입니다. 강철의 탄소 양은 0~2.1 %까지 다양하므로 이 단계는 경도와 최종 강도가 다른 다양한 등급의 강철을 만들기 때문에 신중하게 수행해야 합니다.

내화 안감

내화 라이닝은 퍼니스를 보호하고 퍼니스가 열을 유지하도록 하는 데 사용되는 주요 재료입니다. 퍼니스 전체를 유지하려면 라이닝이 고온, 화학 반응 및 기계적 마모를 견뎌내야 합니다.

전기 아크 퍼니스의 일반적인 응용 분야

제강

EAF는 주로 다음과 같은 용도로 사용됩니다. 철강 제조. 이 용광로는 광범위한 탄소강부터 특수 합금강까지 생산할 수 있습니다. 이처럼 성분을 세밀하게 제어할 수 있기 때문에 EAF는 벌크강과 특수강 제품을 모두 생산할 수 있습니다. 또한 전기 아크로는 철광석을 제련할 수 있으며, 철광석은 용광로에서 서서히 녹은 다음 금속이 분리됩니다.

합금 생산

전기 아크로는 서로 다른 금속을 혼합하여 합금을 만드는 데도 사용됩니다. EAF는 스테인리스강(크롬 및 니켈)과 같은 합금을 생산하는 데 사용할 수 있습니다. 따라서 건설, 자동차, 항공우주 등 다양한 산업에 사용되는 소재를 쉽게 제조할 수 있습니다.

전기 아크 퍼니스 가격

전기 아크로 가격은 용량, 사용 가능한 기능, 기술에 따라 달라집니다. 미니 공장은 일반적으로 수백만 달러에서 수천만 달러에 이르는 소형 EAF를 사용하는 반면, 대형 전자동 시스템은 $ 1억 이상의 비용이 들 수 있습니다. 전극 소비, 전기, 유지보수 비용, 원자재 사용과 같은 기타 비용도 고려됩니다.

전기 아크로와 다른 전기 용광로의 비교

전기 아크로 대 용광로

에너지원

BF에 비해 EAF는 전기를 주 에너지원으로 사용하여 더 유연하게 작동하므로 ER도 포함할 수 있습니다. 반면 용광로는 탄소 집약적인 석탄의 일종인 코크스를 사용하며, 고온에서 탄소는 철광석의 산소와 반응하여 철을 생산합니다.

피드스톡

철광석과 코크스를 원료로 사용하는 용광로와 달리 EAF 철강 생산의 주요 투입물은 스크랩입니다. 재활용 측면에서는 EAF가 환경에 미치는 영향이 더 적습니다.

인덕션 퍼니스와 전기 아크 퍼니스 비교

유도로는 전자기 유도의 원리로 작동하며, 전기 아크로는 전극 사이의 전기 아크를 사용합니다. 유도로는 소량의 금속에 사용되며 정확한 온도를 얻을 수 있는 반면 전기 아크로는 대규모 제강에 사용됩니다.

전기 아크로 유지보수

전기로는 안전하고 효율적으로 작동하려면 정기적인 유지보수가 필요합니다. 퍼니스 라이닝 는 시간이 지남에 따라 용융 금속에 반복적으로 노출되어 서서히 부식되므로 정기적으로 점검해야 합니다. 전극도 작동 중 시간이 지남에 따라 성능이 저하되므로 점검이 필요합니다. 과열로 인해 손상이나 고장이 발생할 수 있으므로 이를 방지하기 위해 냉각 시스템을 모니터링해야 합니다. 이러한 유지보수 체계를 통해 오버홀 수명을 연장하고 갑작스러운 고장을 예방할 수 있지만 실제 계획과 실행은 항상 불확실합니다.

EAF 기술의 최신 동향

전기 아크 퍼니스 설계

최근 전기 아크로의 설계는 더 긴 수명, 더 높은 처리량, 더 낮은 에너지 강도를 강조하고 있습니다. 내화 라이닝의 수명을 연장하고 효율성을 높이기 위해 첨단 소재가 사용되고 있습니다.

전기 아크 퍼니스 효율

효율성은 최신 EAF 기술에서 매우 중요한 요소입니다. 여기에는 전극 제어 강화, 아크 안정성 향상, 에너지 소비 및 손실을 최적화하기 위한 런타임 분석을 제공하는 정교한 모니터링 시스템 등이 포함됩니다.

전력 소비량

전력 소비를 줄이는 것은 EAF의 경제성을 높이기 위한 중요한 단계입니다. 최신 EAF는 변압기와 전력 제어 시스템을 통합하여 에너지 효율이 높은 공정을 구현함으로써 전체 비용을 최소화합니다.

에너지 소비량

최근에는 용광로에 들어가기 전에 뜨거운 스크랩에서 열을 추출하는 등 에너지 사용을 절약하기 위한 다양한 방법이 사용되고 있습니다. 예열은 또한 시간과 에너지를 절약하여 더 짧은 시간에 더 빠른 용융을 달성함으로써 보다 지속 가능한 생산 공정을 구축합니다.

안전 및 방폭 성능

가스 모니터링 시스템과 방폭 설계 등 최신 EAF에 추가된 안전 기능도 강화되었습니다. 안전을 최우선으로 고려하여 작동 중 사고 위험을 최소화하기 위한 새로운 표준도 적용되었습니다.

전기 아크로 고급 로켓

첨단 로켓을 위한 전기 아크 용광로는 EAF 기술을 우주에 적용하는 방안을 검토하고 있습니다. 예를 들어 무중력 상태에서 추진 또는 재료 가공과 기타 제조 공정에 전기 아크를 사용하는 것이 그 예입니다.

FAQ:

전기 아크로는 얼마나 많은 전기를 사용하나요?

전기 아크로는 일반적으로 1톤의 강철을 녹이는 데 약 500kWh의 전력을 소비할 정도로 많은 전력을 소비합니다. 그러나 이 소비량은 충전 금속, 용광로 용량, 생산 기술에 따라 달라집니다.

전기 아크로 먼지는 유해 폐기물인가요?

예, EAF 분진에는 납, 아연, 나트륨과 같은 중금속 산화물이 포함되어 있어 오염을 일으킬 수 있습니다. 하지만 오염을 줄이기 위해 제철소에서는 먼지를 재활용하여 재사용하는 기술을 사용합니다.

결론

오늘날 전기 아크로는 현대 제철의 민첩한 일꾼입니다. 이 방식은 전기 아크를 생성하여 고철을 효율적으로 녹이고 정제하므로 재활용 및 지속 가능한 철강 생산 방식에 적합합니다. 적합한 용도에 따라 다양한 유형의 EAF, AC EAF, DC 용광로, 수중 전기 아크로 등이 있습니다. 용광로 쉘, 내화 라이닝, 충전 시스템 및 냉각 시스템과 같은 용광로 설계 구성 요소는 사용을 최적화합니다. 탄소 발자국이 적고, 많은 재료를 효율적이고 유연하게 재활용할 수 있으며, 이는 전기 EAF 용광로가 제공하는 수많은 이점 중 일부에 불과합니다. 현대 기술과 혁신이 발전함에 따라 EAF는 효율성, 안전성 및 지속 가능성 측면에서 계속 진화하고 있으며 전 세계 철강 산업에서 없어서는 안 될 중요한 부분이 되고 있습니다.