본질적으로 전기로(EAF)는 간단하지만 강력한 원리로 작동합니다. 제어된 고에너지 전기 방전, 즉 아크를 사용하여 엄청난 열을 발생시킵니다. 이 아크는 흑연 전극과 내부의 금속 사이에 형성되며, 최대 3500°C에 도달할 수 있는 플라즈마 방전을 생성하여 철강 스크랩이나 기타 재료를 빠르게 녹입니다.
전기로는 일반적인 용광로가 아닙니다. 제어된 번개와 같습니다. 전기 아크를 금속 장입물에 직접 생성함으로써, 강철 대량 용융에 충분히 뜨거운 온도를 가진 플라즈마 방전을 생성하여 현대 금속 재활용의 초석이 됩니다.
핵심 메커니즘: 전기에서 용융 금속까지
EAF 공정을 이해하는 것은 원시 전력의 제어된 적용을 이해하는 것입니다. 작동은 고체 스크랩을 액체 제품으로 변환하기 위해 정확한 순서를 따릅니다.
1단계: 용광로 장입
공정은 용광로에 장입하는 것부터 시작됩니다. 내열성 내화 재료로 라이닝된 두꺼운 금속 케이싱에 "장입물(charge)"이라고 하는 원료를 채웁니다. 이 장입물은 가장 일반적으로 파쇄된 철강 스크랩, 오래된 빔 또는 기타 재활용된 금속 제품입니다.
2단계: 아크 점호
장입이 완료되면 분리 가능한 덮개가 제자리에 놓이고, 대형 흑연 전극이 금속 장입물 바로 위까지 용광로 안으로 내려집니다. 그런 다음 전극에 막대한 양의 고전압 전기가 공급됩니다.
3단계: 플라즈마 및 강렬한 열 생성
고전압은 전극 끝과 금속 사이의 공기 또는 가스를 이온화하여 전도성 경로를 만듭니다. 이것이 전기 아크, 즉 연속적인 플라즈마 방전을 형성합니다. 이 아크는 강철의 녹는점보다 훨씬 높은 온도에 도달할 수 있는 극심한 열의 원천입니다.
4단계: 용융 공정
아크에서 나오는 강렬한 열은 직접 접촉과 강력한 복사를 통해 금속 장입물로 전달됩니다. 금속은 빠르게 녹기 시작합니다. 공정을 가속화하고 강철을 정련하기 위해 종종 용광로에 산소가 주입됩니다.
상충 관계 및 주요 구성 요소 이해
EAF의 설계는 고온, 중장비 작업을 위해 특별히 제작되었습니다. 그 효율성은 특정 작동 고려 사항을 수반합니다.
스크랩 재활용의 힘
EAF의 주요 장점은 100% 스크랩 금속을 효율적으로 재용융할 수 있다는 것입니다. 이는 철강 재활용을 위한 중요한 도구이며, 철광석의 필요성을 줄이고 기존 용광로에 비해 철강 생산의 탄소 발자국을 낮춥니다.
주요 용광로 구성 요소
용광로 자체는 여러 중요한 부분으로 구성됩니다. 경동식 받침대(tilting cradle)를 통해 전체 용광로 하우징을 앞으로 기울여 용융된 금속을 부어낼 수 있습니다. 분리 가능한 덮개는 스크랩을 빠르게 위에서 장입할 수 있게 하고, 배출구(drain hole)는 최종 주입을 용이하게 합니다. 전체 시스템은 전극에 전류를 공급하는 구리 버스바를 포함하여 강력한 전기 인프라에 의해 구동됩니다.
높은 에너지 소비
주요 상충 관계는 막대한 전기 소비입니다. 톤 단위의 강철을 녹일 만큼 뜨거운 아크를 생성하고 유지하려면 상당하고 안정적인 전원 공급이 필요하므로 에너지 비용이 주요 운영 요소가 됩니다. 이 공정은 생산량이 전력 수요를 정당화하는 대규모 생산에 가장 적합합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
전기로는 특정 야금학적 목표를 위해 설계된 전문 도구입니다. 그 적용은 원하는 결과와 생산 규모에 전적으로 달려 있습니다.
- 주요 초점이 대규모 철강 재활용인 경우: EAF는 파쇄된 스크랩, 빔 및 기타 대형 금속 형태를 새로운 강철로 효율적으로 용융하는 산업 표준입니다.
- 주요 초점이 특수 합금 또는 주철 제품 생산인 경우: EAF는 스크랩 또는 기타 원료로 고품질의 특정 금속 제품을 만드는 데 필요한 극도의 온도와 제어된 환경을 제공합니다.
- 주요 초점이 소규모 배치 용융 또는 비전도성 재료 가공인 경우: EAF는 대규모에서 전도성 금속 장입물과의 아크 생성에 의존하므로 올바른 도구가 아닐 가능성이 높습니다.
전기 아크의 근본적인 힘을 활용하여 EAF는 고온 야금에 빠르고 효과적인 방법을 제공합니다.
요약표:
| 단계 | 공정 | 주요 구성 요소 |
|---|---|---|
| 장입 | 용광로에 스크랩 금속 로딩 | 내화물 라이닝 금속 케이싱 |
| 아크 점호 | 전극을 내리고 고전압 인가 | 흑연 전극 |
| 용융 | 강렬한 열을 위한 플라즈마 아크 생성 | 전기 아크 (플라즈마 방전) |
| 주입 (Tapping) | 용융된 금속을 부어냄 | 경동식 받침대 및 배출구 |
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