전기로 작동은 엄청난 전기 에너지를 사용하여 고체 스크랩 금속을 용강으로 변환하는 데 중점을 둔 주기적인 공정입니다. 기본 단계에는 용광로에 스크랩을 장입하고, 강력한 아크로 녹이고, 용탕을 정련하고, 완성된 액체 강철을 탭핑하는 과정이 포함됩니다.
EAF 작동의 핵심은 단순한 단계의 순서가 아니라, 내구성이 뛰어난 내화물 라이닝 용기 내부에서 스크랩 금속을 녹이고 화학적으로 정련하기 위해 극한의 온도를 활용하는 고도로 제어되는 산업 공정입니다.
EAF의 주요 구성 요소
작동을 이해하려면 먼저 기계를 이해해야 합니다. EAF는 격렬한 용해 공정을 포함하고 제어하도록 설계된 견고한 시스템입니다.
로체와 노상
용광로의 본체는 크고 원통형인 강철 쉘입니다. 이 쉘은 내화물이라고 하는 특수 내열 벽돌로 라이닝되어 있습니다.
용광로의 바닥인 노상(hearth)은 용강이 쏟아지기 전에 모이는 곳입니다.
지붕과 전극
EAF에는 위에서 스크랩을 장입할 수 있도록 스윙하여 열 수 있는 분리 가능한 수냉식 지붕이 있습니다.
지붕에는 거대한 흑연 또는 탄소 전극이 내려오는 세 개의 구멍이 있습니다. 이 전극은 금속을 녹이는 데 필요한 전기를 공급합니다.
틸팅 메커니즘
전체 용광로 쉘은 흔들리는 메커니즘 또는 크래들(cradle) 위에 장착됩니다. 이를 통해 용광로를 앞으로 기울여 완성된 강철을 붓거나("탭핑") 뒤로 기울여 슬래그를 제거할 수 있습니다.
EAF 작동 주기: 단계별 분석
한 배치 철강에서 다음 배치 철강까지의 전체 프로세스는 "탭-투-탭(tap-to-tap)" 주기라고 합니다. 이는 여러 가지 뚜렷한 단계로 구성됩니다.
1단계: 용광로 장입
먼저, 신중하게 선택된 스크랩 금속을 큰 "스크랩 바스켓"에 장입합니다.
용광로 지붕을 옆으로 스윙하고 바스켓을 용광로 위에 배치합니다. 바스켓 바닥이 열리면서 EAF에 원료가 장입됩니다.
2단계: 용해
지붕을 제자리에 다시 이동시키고 전극을 용광로 안의 스크랩 바로 위까지 내립니다.
전극과 스크랩 금속 사이에 고전압, 고전류 아크가 발생합니다. 이로 인해 강렬한 열이 발생하여 장입물이 위에서부터 빠르게 녹습니다.
3단계: 정련 및 탭핑
스크랩이 용해되면 공정은 용해에서 정련으로 전환됩니다. 강철의 화학 성분을 분석하기 위해 샘플을 채취합니다.
용탕의 화학 조성을 조정하고 불순물을 제거하기 위해 합금 및 플럭스가 용탕에 첨가됩니다. 강철이 요구되는 사양을 충족하면 용광로가 기울어집니다. 용강은 배출구(taphole)를 통해 운반용 국자(ladle)로 부어집니다.
작동 상충 관계 이해하기
단순히 단계를 따르는 것만으로는 충분하지 않습니다. 효율적이고 안전한 작동을 위해서는 중요한 변수와 잠재적 문제를 관리해야 합니다.
전력 대 내화물 마모
공격적인 고출력 용해 프로파일은 강철 배치 생산에 걸리는 시간을 단축하여 생산성을 높일 수 있습니다.
그러나 이러한 강도는 또한 값비싼 내화물 라이닝의 마모를 증가시켜 더 빈번하고 비용이 많이 드는 유지보수로 이어집니다.
스크랩 품질 대 최종 제품
저렴하고 품질이 낮은 스크랩을 사용하면 초기 재료 비용을 절감할 수 있습니다.
이는 종종 원치 않는 요소를 제거하기 위해 더 길고 집중적인 정련 공정을 필요로 하며, 이는 더 많은 에너지, 합금 및 시간을 소비하여 초기 절감 효과를 상쇄할 수 있습니다.
속도 대 안전
탭-투-탭 시간을 최소화하는 것은 생산성의 주요 목표입니다.
그러나 장입이나 유지보수와 같은 절차를 서두르면 이러한 강력하고 위험한 장비를 작동하는 데 필수적인 엄격한 보건 및 안전 프로토콜이 손상될 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
EAF의 운영 초점은 용해 공장의 주요 목표에 따라 조정될 수 있습니다.
- 최대 생산성이 주요 초점인 경우: 핵심은 스크랩 장입 최적화, 고출력 용해 프로파일 사용, 신속한 용광로 회전율 확보를 통해 탭-투-탭 시간을 최소화하는 것입니다.
- 고품질 강철 생산이 주요 초점인 경우: 핵심은 신중한 스크랩 선택과 정련 단계에 대한 정밀한 제어를 통해 정확한 화학적 사양을 충족하는 것입니다.
- 비용 관리 및 수명이 주요 초점인 경우: 핵심은 전기 에너지 소비와 내화물 마모의 균형을 맞추고 성실한 예방적 유지보수를 수행하는 것입니다.
궁극적으로 성공적인 EAF 작동은 속도, 화학, 에너지 관리 및 안전의 능숙한 균형입니다.
요약표:
| EAF 작동 단계 | 주요 조치 | 주요 목표 |
|---|---|---|
| 용광로 장입 | 스크랩 금속을 용광로 용기에 장입합니다. | 용해를 위한 원료 준비. |
| 용해 | 전극을 내리고 전기 아크를 발생시킵니다. | 스크랩 장입물을 액체 강철로 녹입니다. |
| 정련 | 합금/플럭스를 추가하고 화학 성분을 샘플링합니다. | 목표 강철 사양 달성. |
| 탭핑 | 용광로를 기울여 용강을 국자로 붓습니다. | 주조를 위한 완성된 제품 이송. |
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