아크 용융 공정은 일반적으로 금속 광석 또는 고철과 같은 하전된 재료를 전기 아크를 사용하여 녹이는 방법입니다. 이 공정은 용해로 내부의 전극에 교류 전류를 가하는 방식으로 이루어집니다. 아크에 의해 생성된 열로 인해 금속 베이스의 잔류물이 녹습니다.
아크 용해로에서 주요 구성 요소는 고전압을 저전압 및 고전류로 변환하는 대형 변압기 역할을 하는 전기 용접기입니다. 전기 용접기는 양극과 음극 사이에 순간적인 단락을 생성하여 아크를 트리거합니다. 아크는 고전압 없이도 비교적 긴 아크 안정 연소를 유지하는 자립 방전 현상입니다.
아크 용해로는 최고 온도 3000℃의 초고온에서 작동합니다. 이 용해로는 일반적인 열 플라즈마인 아크를 활용하여 재료를 녹이는 데 필요한 열을 생성합니다. 퍼니스는 풀 형상 및 용융 속도와 같은 요소를 제어하여 일관된 용융 공정을 보장합니다.
아크 용융 공정 중에 용융할 전극이 퍼니스에 로드됩니다. 특수강 및 초합금의 경우 전극은 사전에 공기 또는 진공 상태에서 주조됩니다. 티타늄과 같은 1차 반응성 금속의 경우 전극은 압축 스펀지 및/또는 스크랩으로 제작하거나 플라즈마 또는 전자빔과 같은 용해 공정을 통해 제작됩니다.
용융이 이루어지는 진공 용기는 이동식 퍼니스 헤드와 고정식 용융 스테이션이라는 두 가지 주요 기계 어셈블리로 구성됩니다. 이동식 퍼니스 헤드는 용기의 상단 부분이며 서보 드라이브에 연결된 일체형 램 어셈블리를 포함합니다. 이 어셈블리는 전극의 움직임을 지지하고 제어합니다. 수냉식 램은 헤드의 진공 밀봉을 통해 확장되고 전극은 하단에 고정되어 아크 용융 작업의 음극이 됩니다.
고정 용융 스테이션은 진공 용기의 하반부를 형성하며 고정 스테인리스 스틸 워터 재킷에 배치된 탈착식 구리 도가니로 구성됩니다. 전극이 램 어셈블리에 고정되면 램이 전극을 들어 올리고 퍼니스 헤드가 내려가면서 도가니 상단에 진공 밀봉을 생성합니다.
진공이 설정되면 DC 전원 공급 장치가 활성화되고 제어 시스템이 소모품 전극(음극 -)과 도가니 베이스(양극 +) 사이에 고전류 아크를 발생시킵니다. 이렇게 하면 빠르게 용융 금속 풀이 형성됩니다. 용융 전극과 금속 풀 사이의 아크 갭이 정밀하게 유지되고 용융 속도가 제어됩니다. 아크 갭을 통해 떨어지는 금속 방울은 진공 환경과 아크 영역의 극한 온도에 노출되어 용존 가스가 제거되고 트램프 원소가 기화되며 산화물 청결도가 향상됩니다.
수냉식 도가니는 용융 풀을 방향성 응고시켜 매크로 분리를 방지하고 마이크로 분리를 줄일 수 있습니다. 이는 응고된 잉곳의 물성을 향상시킵니다. 공정이 끝날 무렵에는 전력을 서서히 줄여 핫 탑을 제어하여 유용한 제품의 수율을 극대화합니다.
전반적으로 전기 아크 용해로의 아크 용해 공정은 전기 아크를 적용하여 하전된 재료를 용융할 수 있으므로 금속을 제어되고 효율적으로 용융할 수 있습니다.
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