전기 아크로(EAF)는 전기 아크를 사용하여 금속, 주로 철 스크랩을 녹여 재활용 및 생산에 사용하는 산업용 용광로입니다. 이 과정에는 흑연 전극과 금속 전하 사이에 전기 아크를 생성하여 금속을 녹이는 극한의 열(최대 3500°C)을 발생시키는 것이 포함됩니다. 용해로는 3상 전류로 작동하며 충전, 용융, 정제 등의 단계를 거칩니다. 주요 구성 요소로는 전극, 내화물 안감 용기, 충전을 위한 스윙형 지붕 등이 있습니다. 이 공정은 에너지 효율적이고 독립적이며 탄소강 및 합금강 생산에 널리 사용됩니다. 아래에서 작동 원리와 단계를 자세히 설명합니다.
핵심 포인트 설명:
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전기 아크의 형성:
- 전기 아크는 두 개 이상의 흑연 전극과 용광로 내부의 금속 전하 사이에서 생성됩니다.
- 전극에 고전압이 가해져 공기를 이온화하고 전류를 위한 전도 경로를 만듭니다.
- 아크는 대부분의 금속을 녹이기에 충분한 최대 3500°C의 온도에 도달하는 강렬한 열을 발생시킵니다.
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3상 전류:
- 전기 아크 퍼니스는 3상 전류 시스템에서 작동하여 안정적이고 지속적인 아크를 보장합니다.
- 이 설정은 효율적인 열 분배와 금속 전하의 균일한 용융을 가능하게 합니다.
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퍼니스 충전:
- 용광로는 무거운 고철과 가벼운 고철의 혼합물로 충전되며, 에너지 효율을 높이기 위해 배기 가스를 사용하여 예열하는 경우가 많습니다.
- 슬래그 형성을 촉진하기 위해 탄 석회 및 스파 같은 첨가제를 첨가하여 정제 과정에서 불순물을 제거하는 데 도움을 줍니다.
- 용광로의 지붕이 열리면서 충전 바구니가 고철을 용기에 넣을 수 있도록 합니다.
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용해 기간:
- 퍼니스가 충전되면 전극이 고철 위로 내려가 아크가 시작됩니다.
- 용융 과정을 가속화하기 위해 전압이 증가하고 아크의 강렬한 열이 금속을 녹입니다.
- 이 단계에서 금속의 탄소, 실리콘, 망간과 같은 원소가 산화되어 정련 공정에 기여합니다.
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정제 과정:
- 금속이 녹은 후에는 화학 성분을 조정하고 불순물을 제거하기 위해 정련이 이루어집니다.
- 용광로에 산소를 주입하여 불필요한 원소를 산화시켜 용융 금속 표면에 떠다니는 슬래그를 형성할 수 있습니다.
- 슬래그는 최종 제품의 순도를 보장하기 위해 주기적으로 제거됩니다.
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에너지 효율 및 독립형 운영:
- 전기 아크로는 에너지 효율이 매우 높아 용해된 스크랩 톤당 약 350kWh에서 370kWh의 에너지가 필요합니다.
- 이 공정은 외부 열원에 의존하지 않으므로 필요에 따라 신속하게 시작하고 중지할 수 있는 독립형 시스템입니다.
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적용 분야 및 장점:
- EAF는 주로 철 스크랩을 재활용하고 탄소 및 합금강을 생산하는 데 사용됩니다.
- 대형 슬래브, 빔 및 기타 구조 부품을 생산하는 데 이상적입니다.
- 고철을 원료로 사용할 수 있기 때문에 EAF는 기존 용광로에 비해 환경 친화적이고 비용 효율적입니다.
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온도 및 열 발생:
- 전기 아크는 플라즈마 방전을 발생시켜 3275°F(1800°C)의 높은 온도를 생성합니다.
- 이 극한의 열은 금속 전하의 빠른 용융과 효율적인 처리를 보장합니다.
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전극의 역할:
- 흑연 전극은 전류를 전도하고 아크를 유지하기 때문에 중요한 구성 요소입니다.
- 이 전극은 내구성이 뛰어나며 용광로 내의 고온과 화학 반응을 견딜 수 있습니다.
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슬래그 형성 및 제거:
- 정련 공정의 부산물인 슬래그는 석회석과 같은 첨가제가 금속의 불순물과 반응하여 형성됩니다.
- 슬래그는 용융 금속의 품질과 순도를 보장하기 위해 주기적으로 제거됩니다.
이러한 주요 원리를 이해하면 현대 금속 생산 및 재활용에서 전기 아크로의 효율성, 다용도성 및 환경적 이점을 이해할 수 있습니다.
요약 표:
| 주요 측면 | 세부 사항 |
|---|---|
| 전기 아크 형성 | 흑연 전극과 금속 전하 사이에서 생성되며 최대 3500°C까지 생성됩니다. |
| 3상 전류 | 균일한 용융을 위해 안정적이고 지속적인 아크를 보장합니다. |
| 충전 프로세스 | 고철을 예열하고 충전하며 첨가제가 슬래그 형성을 돕습니다. |
| 용융 기간 | 전극이 금속을 녹이고 탄소, 실리콘, 망간이 산화됩니다. |
| 정제 공정 | 산소 주입으로 불순물이 제거되고 슬래그가 주기적으로 제거됩니다. |
| 에너지 효율 | 스크랩 톤당 350~370kWh; 독립형 작동. |
| 응용 분야 | 철 스크랩 재활용, 탄소/합금강, 구조용 부품 생산. |
| 온도 | 아크는 최대 3275°F(1800°C)를 생성하여 빠르게 용융합니다. |
| 전극 | 흑연 전극은 아크를 유지하고 고온을 견뎌냅니다. |
| 슬래그 형성 | 금속 순도를 보장하기 위해 제거되는 정련 부산물. |
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