전기로(EAF)의 작동 주기는 탭-투-탭 사이클이라고 알려져 있습니다. 이 고효율 공정은 장입, 용융, 정련, 슬래그 제거, 탭핑의 다섯 가지 뚜렷한 단계로 구성됩니다. 각 단계는 고체 스크랩 금속을 고품질 용강으로 변환하는 데 중요한 단계입니다.
전기로는 단순히 금속을 녹이는 것이 아니라, 정밀하고 고에너지의 순서를 실행하여 스크랩을 특정 화학 조성을 가진 정제된 제품으로 재활용하며, 이 모든 과정은 강철을 붓는(탭핑하는) 순간부터 다음 탭핑까지 측정됩니다.
EAF 사이클의 상세 분석
전체 탭-투-탭 사이클은 속도와 품질 관리를 위해 세심하게 조정된 공정입니다. 차갑고 빈 용광로에서 시작하여 다음 장입을 준비하는 것으로 끝납니다.
1단계: 용광로 장입 (Furnace Charging)
장입은 주로 스크랩 강철인 원료를 용광로에 적재하는 과정입니다.
전극을 지지하는 용광로 지붕(roof)이 옆으로 스윙하여 대형 버킷이 스크랩을 주 용기 또는 로상(hearth)에 직접 투하할 수 있도록 합니다. 이 초기 장입물은 목표 화학 성분과 밀도를 달성하기 위해 신중하게 선택됩니다.
2단계: 용융 (Melting)
이것은 가장 에너지 집약적인 단계로, 고체 스크랩을 녹이기 위해 막대한 양의 전기가 사용됩니다.
세 개의 흑연 또는 탄소 전극이 용광로 지붕의 구멍을 통해 내려옵니다. 전극과 스크랩 금속 사이에 강력한 아크가 발생하여 강렬한 열을 생성하고 장입물을 액체 상태로 녹입니다.
3단계: 정련 (Refining)
강철이 녹으면 초점은 용융에서 화학 조성을 조정하는 것으로 바뀝니다.
정련 과정 동안 작업자는 용융된 금속의 샘플을 채취하여 화학 성분을 확인합니다. 불순물을 제거하고 강철을 고객이 요구하는 정확한 사양에 맞추기 위해 산소, 탄소 및 기타 합금을 주입할 수 있습니다.
4단계: 슬래그 제거 (Deslagging)
이 중요한 단계는 용강에서 슬래그(slag)라고 불리는 불순물을 제거하는 과정입니다.
강철보다 가벼운 불순물은 표면으로 떠올라 액체 슬래그 층을 형성합니다. 용광로를 조심스럽게 기울여 슬래그 도어를 통해 이 슬래그를 부어내고, 더 깨끗하게 정련된 용강을 남깁니다.
5단계: 탭핑 (Tapping)
탭핑은 완성된 용강을 용광로 밖으로 붓는 마지막 단계입니다.
용광로는 슬래그 제거와 반대 방향으로 기울어져 용융된 강철이 배출구(drain hole) 또는 탭홀을 통해 국자(ladle)로 흘러나오게 합니다. 이 국자는 강철을 생산 공정의 다음 단계로 운반하며, EAF는 다시 장입될 준비가 되어 새로운 사이클이 시작됩니다.
핵심 원리 이해
EAF 공정은 전통적인 제강 공정과 근본적으로 다릅니다. 그 효율성과 목적은 핵심 구성 요소와 재활용 장치로서의 역할에 의해 정의됩니다.
고성능 재활용 기계
EAF는 본질적으로 강력한 재활용 장치입니다. 주요 기능은 고체 냉각 재료(스크랩 강철)를 최소한의 화학 폐기물로 고품질 액체 제품으로 다시 변환하는 것입니다.
주요 용광로 용기는 극심한 온도를 견디도록 설계된 내화 재료(refractory material)로 라이닝된 강철 케이싱입니다. 전체 구조물은 유압 또는 전기 구동 장치로 기울일 수 있는 받침대 위에 놓여 슬래그 제거 및 탭핑의 정밀한 작업을 가능하게 합니다.
전기의 역할
이 공정은 대형 구리 부스바(copper busbars)를 통해 전극으로 공급되는 전기 에너지에 전적으로 의존합니다. 제어된 고온 아크를 생성하는 능력이 수 톤의 강철을 신속하게 용융시키는 것을 가능하게 합니다.
EAF 공정의 주요 초점
사이클을 이해하려면 목표와 가장 관련성이 높은 측면을 고려하십시오.
- 효율성이 주요 초점인 경우: "탭-투-탭 시간"은 용광로의 생산성을 결정하므로 가장 중요한 단일 지표입니다.
- 재료 품질이 주요 초점인 경우: 정련 및 슬래그 제거 단계는 최종 제품의 화학 조성이 정밀하게 제어되는 곳이므로 가장 중요합니다.
- 운영이 주요 초점인 경우: 전체 사이클은 기계적 움직임(기울이기, 지붕 스윙)과 강렬한 전기적 및 화학적 공정의 고위험 순서입니다.
전기로 사이클은 제어된 고에너지 제조의 걸작입니다.
요약표:
| 단계 | 주요 조치 | 주요 목표 |
|---|---|---|
| 1. 장입 | 용광로에 스크랩 강철 적재 | 용융을 위한 원료 준비 |
| 2. 용융 | 전기 아크를 사용하여 스크랩 용융 | 용강 욕조 생성 |
| 3. 정련 | 산소/탄소 주입, 합금 첨가 | 목표 화학 조성 달성 |
| 4. 슬래그 제거 | 용광로 기울여 불순물 제거 | 슬래그 제거를 통한 용강 정제 |
| 5. 탭핑 | 완성된 강철을 국자에 붓기 | 주조를 위한 최종 제품 이송 |
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