전기 아크로

Electric arc furnace
전기 아크로(대형 실린더)가 탭되고 있다.
전기 아크로의 외부 및 내부 렌더링.

전기 아크로(EAF)는 전기 아크로 재료를 가열하는 용해로입니다.

산업용 아크로의 크기는 약 1톤 용량(주철 제품 생산 주조 공장에서 사용)의 소형 단위에서 2차 제강 작업에 사용되는 약 400톤 단위까지 다양합니다.연구소와 치과의사가 사용하는 아크로의 용량은 수십 그램에 불과합니다.산업용 전기 아크로 온도는 1,800°C(3,300°F)에 달할 수 있지만 실험실 단위는 3,000°C(5,400°F)를 초과할 수 있습니다.

전기아크로에서는 대전재료(전하를 혼동하지 않고 가열하기 위해 용해로에 들어간 재료)가 직접 전기아크에 노출되어 노단으로부터의 전류가 대전재료를 통과한다.아크로(arc furn)는 와전류에 의해 장입이 가열되는 유도로와 다릅니다.

역사

밀라노 레오나르도 다빈치 박물관에 전시된 스타사노로

19세기에 많은 사람들이 철을 녹이기 위해 전기 아크를 사용했다.험프리 데이비 경은 1810년에 실험적인 데모를 했고, 1815년에 페피스에 의해 용접이 조사되었습니다. 핀촌은 1853년에 전열로를 만들려고 시도했습니다. 그리고 1878-79년에 윌리엄 지멘스 경은 아크 형태의 전기로에 대한 특허를 취득했습니다.

최초의 성공적이고 작동 가능한 화로는 1888년 스코틀랜드 에딘버러에서 제임스 버제스 리드먼에 의해 발명되었고 1889년에 특허를 받았습니다.이것은 특히 [1][2]인의 생성을 위한 것이었다.

더 나아가 1907년 미국에 설립된 상업용 공장과 함께 프랑스의 Paul Héroult에 의해 전기 아크로가 개발되었습니다.샌더슨 형제는 뉴욕 시러큐스에 샌더슨 브라더스 스틸사를 설립하여 미국 최초의 전기 아크로를 설치하였다. 이 용해로는 [3]현재 펜실베니아주 피츠버그의 스테이션 스퀘어에 전시되어 있다.

헤룰트 아크로의 도식 단면.E는 랙 및 피니언 구동 R 및 S에 의해 상승 및 하강되는 전극(그림에 표시된 전극만 해당)입니다.내부에는 내화 벽돌 H가 라이닝되어 있으며, K는 하단 라이닝을 나타냅니다.A의 문은 내부로 출입할 수 있습니다.노각은 태핑을 위해 기울일 수 있도록 로커 위에 놓여 있습니다.

초기에 "전기강"은 공작기계 및 스프링강과 같은 용도의 특수 제품이었다.아크로 또한 탄화물 램프에 사용할 탄화칼슘을 준비하기 위해 사용되었습니다.Stassano 전기로는 아아크형 용해로이며 보통 회전하여 욕조를 혼합합니다.지로드 용해로는 에룰트 용해로와 유사합니다.

EAF는 제2차 세계대전에서 합금강 생산에 널리 사용되었지만, 전기 제강은 나중에야 확장되기 시작했다.미니 밀의 연간 설치 용량은 톤당 약 140~200달러인 반면, 통합 제철소의 연간 설치 용량은 톤당 약 1,000달러인 낮은 자본 비용으로 인해 전쟁으로 황폐화된 유럽에서 신속하게 공장을 설립할 수 있었고, 베들레헴과 같은 미국의 대형 철강업체와 성공적으로 경쟁할 수 있었습니다.Steel and U.S. Steel은 미국 시장에서 저비용 탄소강 "롱 제품"(구조용 강철, 막대 및 막대, 와이어 및 고정 장치)을 제공합니다.

1969년 현재 미국에서 가장[citation needed] 큰 철강 생산업체 중 하나인 Nucor가 긴 철강 제품 시장에 진출하기로 결정했을 때, 그들은 EAF를 제강로로서 사용하는 미니 공장을 설립하기로 결정했고, 곧 다른 제조업체들도 그 뒤를 따랐습니다.Nucor는 미국 동부에서 급속히 성장했지만, 그 뒤를 이은 기업은 현지 롱 제품 시장에 집중하여 현지 수요에 따라 공장을 다양하게 만들 수 있었습니다.이러한 패턴은 전 세계적으로도 적용되었으며, EAF 철강 생산은 주로 긴 제품에 사용되었으며, 용광로와 기본 산소 용광로를 사용하는 통합 공장은 "평탄한 제품" 즉, 판강과 무거운 강판 시장을 장악했습니다.1987년 누코르는 여전히 EAF 생산 [4]방식을 사용하여 플랫 제품 시장에 진출하기로 결정했습니다.

건설

EAF를 통한 개략적인 단면도.전극 3개(노란색), 용탕(금색), 왼쪽의 탭핑 주둥이, 내화 벽돌 가동 지붕, 벽돌 껍질, 내화 안감 그릇 모양의 화로.

제강 시 사용되는 전기 아크로(전기 아크로)는 내화 라이닝 용기로 구성되어 있으며, 일반적으로 더 큰 크기로 수냉되고, 접이식 지붕으로 덮여 있으며, 이를 통해 하나 이상의 흑연 전극이 [5]용해로 안으로 들어갑니다.용해로는 주로 세 개의 섹션으로 나뉩니다.

  • 측면부 및 하부 강철 "강판"으로 구성된 셸
  • 하부 볼에 라이닝하는 내화물로 구성된 난로
  • 지붕은 내화 라이닝 또는 수냉식일 수 있으며, 구의 단면 또는 좌골(원뿔 단면) 형태로 형성될 수 있다.또한 루프는 중앙에서 내화 삼각주를 지지하며, 이를 통해 하나 이상의 흑연 전극이 들어갑니다.

난로는 반구 형태일 수도 있고 편심 바닥 태핑로(아래 참조)에서는 난로가 반토막 난 모양일 수도 있습니다.현대의 멜트샵에서는 레이들 및 슬래그 냄비를 고로 양쪽 끝에서 쉽게 조작할 수 있도록 고로를 지상 바닥에서 끌어올리는 경우가 많습니다.용해로 구조와는 별도로 전극 지지대와 전기 시스템 및 용해로가 놓여 있는 틸팅 플랫폼이 있습니다.전극 지지대와 루프가 용해로에 따라 기울어지거나 상승된 플랫폼에 고정되는 두 가지 구성이 가능합니다.

아크로의 지붕이 제거되어 전극 3개가 표시됨

일반적인 교류로는 3상 전기로에 의해 구동되므로 3개의 [6]전극이 있습니다.전극은 단면이 둥글고 일반적으로 나사형 커플링이 있는 세그먼트에 있으므로 전극이 마모됨에 따라 새 세그먼트를 추가할 수 있습니다.아크는 대전된 물질과 전극 사이에서 형성되며, 전하는 전하를 통과하는 전류와 아크에 의해 생성된 복사 에너지에 의해 모두 가열됩니다.전기 아크 온도가 약 3,000°C(5,400°F)에 도달하여 작동 [7]시 전극 하단부가 백열로 빛납니다.전극은 전기 윈치 호이스트 또는 유압 실린더를 사용할 수 있는 포지셔닝 시스템에 의해 자동으로 상승 및 하강됩니다.조절 시스템은 고철이 녹을 때 전극 아래로 이동할 수 있더라도 전하 용해 중에 약 일정한 전류 및 전력 입력을 유지합니다.전극을 고정하는 돛대 암은 무거운 버스바(전극 클램프에 전류를 전달하는 중공 수냉 구리 파이프일 수 있음)를 운반하거나 전체 암이 전류를 운반하는 "핫 암"일 수 있어 효율성을 높일 수 있습니다.핫 암은 구리 피복 강철 또는 알루미늄으로 만들 수 있습니다.대형 수냉 케이블은 버스 튜브 또는 암을 용해로 옆에 위치한 변압기와 연결합니다.변압기는 볼트에 설치되며 펌프 순환 변압기 오일로 냉각되고 오일은 열 교환기를 통해 [5]물로 냉각됩니다.

용해로는 액체 강철을 다른 용기에 부어 운반할 수 있도록 기울어진 플랫폼 위에 건설됩니다.용해로를 기울여 용강을 주입하는 작업을 "태핑"이라고 합니다.원래 모든 제강로에는 용광로가 기울어지면 내화물이 흘러나오는 탭 주둥이(tappout)가 닫혀 있었지만, 오늘날의 용광로에는 종종 액체 강철에 질소와 슬래그가 포함되지 않도록 편심 하단 탭 구멍(EBT)이 있습니다.이 용광로에는 난로와 껍데기를 수직으로 관통하는 탑홀이 있으며 달걀 모양의 난로의 좁은 "코" 중앙에 위치해 있습니다.폐쇄되면 올리브와 같은 내화성 모래로 채워집니다.현대 발전소는 둘 사이에 전달될 수 있는 단일 전극 세트를 가진 두 개의 셸을 가질 수 있다. 한 셸은 스크랩을 예열하고 다른 셸은 용해용으로 사용된다.다른 DC 기반 용해로는 배열이 비슷하지만 각 쉘과 전자 장치 세트별로 전극이 있습니다.

AC 용해로는 일반적으로 난로 둘레에 고온 및 저온 스팟 패턴을 보이며, 냉간 스팟은 전극 사이에 위치합니다.현대식 용해로는 측벽에 산소 연료 버너를 장착하고 이를 사용하여 냉점(cold-spot)에 화학 에너지를 공급하여 강철의 열을 보다 균일하게 합니다.용해로에 산소와 탄소를 주입하여 추가적인 화학 에너지를 제공합니다. 이전에는 슬래그 도어의 랜스(hollow mid-steel[8] tube)를 통해 이루어졌지만, 현재는 주로 산소 연료 버너와 산소 또는 탄소 분사 시스템을 하나의 장치에 결합하는 벽걸이식 분사 장치를 통해 이루어집니다.

중형 현대 제강로에는 정격 약 60,000,000볼트(60MVA)의 변압기가 있으며, 2차 전압은 400~900볼트, 2차 전류는 44,000암페어를 초과합니다.현대식 공장에서는 이러한 용해로가 냉각 고철로 충전에서 용해로 태핑까지 약 50분 내에 80톤의 액체 강철을 생산할 것으로 예상됩니다.이에 비해 기본 산소로는 배치당 150–300톤의 용량 또는 "열"을 가질 수 있으며 30–40분 내에 열을 발생시킬 수 있습니다.최종 제품 및 현지 조건에 따라 고로 설계 세부 사항 및 작동에 엄청난 차이가 있을 뿐만 아니라 고로 효율성을 개선하기 위한 지속적인 연구도 있습니다.가장 큰 스크랩 전용로(탭 중량 및 변압기 정격)는 일본 도쿄제강이 운영하는 직류 용해로, 탭 중량은 420톤이며 32MVA 변압기 8개에 의해 총 256MVA로 공급됩니다.

에너지 밀도

전기 아크로에서 1톤의 강철을 생산하려면 쇼트 톤당 약 400kW시(1.44기가 줄) 또는 톤당 약 440kWh(1.6GJ)가 필요합니다. 고철 1톤을 녹이는 데 필요한 이론상 최소 에너지량은 300kWh(1.09GJ)(1,520°F,876°2)입니다.따라서 300톤, 300MVA EAF는 강철을 녹이는 데 약 132MWh의 에너지와 약 37분의 "전원 투입 시간"(강철을 아크로 녹이는 시간)이 필요합니다.전기 아아크 제강은 전기 그리드가 잘 발달되어 있고 신뢰할 수 있는 전기가 풍부한 경우에만 경제적입니다.많은 장소에서 제분소는 전력회사의 발전능력이 남아돌고 전기요금이 저렴한 비수기 시간대에 가동됩니다.이는[9] t당 약 20GJ(1기가줄은 약 270kWh와 동일)로 추정되는 모든 방법으로 전 세계 철강 생산의 에너지 소비와 매우 좋은 비교가 됩니다.

작동

작업자가 긴 프로브를 사용하여 온도를 확인하는 동안 EAF의 슬래그 문 밖으로 발포 슬래그가 쏟아져 나옵니다.서커 1976년
작은 레이들 카에 강철을 쏟아내는 아크로.사진의 오른쪽에 변압기 보관함이 있습니다.스케일은 왼쪽 상단에 있는 플랫폼에 서 있는 작업자를 참고하십시오.이 사진은 1941년식 사진이기 때문에 현대식 설비에 비해 광범위한 집진 시스템을 갖추고 있지 않습니다.또한 작업자는 딱딱한 모자나 방진 마스크를 착용하고 있지 않습니다.
전원을 켤 때 DC 아크로(대형 전극 1개 참조)
아크로용 전원 변압기 및 구리 버스바

고철은 용해 공장 옆에 있는 스크랩 베이로 배송됩니다.스크랩은 일반적으로 두 가지 주요 등급으로 분류됩니다. 분쇄기(백제품, 자동차 및 유사한 광 게이지 강철로 만든 기타 물체)와 중융해(대형 슬래브 및 빔), 화학적 균형을 위한 직접 환원 철(DR) 또는 선철입니다.일부 용해로는 거의 100% DRI를 녹입니다.

스크랩은 베이스로 "클램셸" 문이 있는 바구니라고 불리는 큰 양동이에 실립니다.용해로 작동이 양호하도록 바스켓에 스크랩을 레이어드하는 데 주의를 기울여야 합니다. 두꺼운 용융액은 보호 분쇄물의 가벼운 레이어 위에 올려지고 그 위에 더 많은 분쇄물이 놓입니다.이러한 층은 충전 후 용해로에 있어야 합니다.로딩 후 바스켓이 스크랩 예열기에 전달될 수 있습니다. 이 예열기는 고로 오프 가스를 사용하여 스크랩을 가열하고 에너지를 회수하여 플랜트 효율성을 높입니다.

그런 다음 스크랩 바구니를 용해 작업장으로 가져가고, 지붕을 용광로에서 꺼낸 후 바스켓에서 꺼낸 스크랩으로 화로를 충전합니다.충전은 EAF 운영자에게 가장 위험한 작업 중 하나입니다.많은 잠재적 에너지는 수 톤의 낙하 금속에 의해 방출됩니다. 용해로 내의 액체 금속은 종종 고체 고철에 의해 위쪽으로 또는 바깥쪽으로 이동하며, 용해로가 뜨거울 경우 고철의 그리스와 먼지가 점화되어 불덩어리가 분출됩니다.일부 트윈 쉘 용해로에서는 첫 번째 쉘이 용해되는 동안 스크랩이 두 번째 쉘로 충전되고 활성 쉘에서 나오는 오프 가스로 예열됩니다.다른 작업으로는 컨베이어 벨트에서 스크랩을 예열하여 고로 안으로 적절히 배출하거나, 샤프트를 통해 오프가스를 사용하여 고로 위에 설치된 샤프트에서 스크랩을 충전하는 작업이 있습니다.다른 용해로는 다른 작업으로부터 고온(용해) 금속을 충전할 수 있습니다.

충전이 완료되면 지붕이 용광로 위로 다시 회전하고 용융이 시작됩니다.전극을 스크랩 위로 내리고 아크를 친 다음 전극을 용해로 상단의 분쇄층에 구멍을 뚫도록 설정합니다.지붕과 벽면을 과도한 열과 아크로 인한 손상으로부터 보호하기 위해 이 작업의 첫 번째 부분에서는 낮은 전압이 선택됩니다.전극이 용해로 베이스의 중융해에 도달하고 아크가 스크랩에 의해 차폐되면 전압을 높이고 전극을 약간 상승시켜 아크를 길게 하고 용해 전력을 증가시킬 수 있습니다.이를 통해 용융지를 보다 빠르게 형성하여 탭 투 탭 시간을 단축할 수 있습니다.산소는 스크랩에 불어 넣어 강철을 연소 또는 절단하고, 벽걸이 산소 연료 버너에 의해 여분의 화학적 열을 공급합니다.두 프로세스 모두 스크랩 용해 속도를 높입니다.초음속 노즐은 산소 제트가 발포 슬래그를 뚫고 액체 욕조에 도달할 수 있도록 합니다.

제강에서 중요한 부분은 용융된 강철의 표면에 부유하는 슬래그의 형성입니다.슬래그는 보통 금속 산화물로 구성되며, 산화 불순물의 목적지 역할을 하며(과도한 열 손실을 방지) 내화 라이닝의 침식을 줄이는 데 도움이 됩니다.대부분의 탄소강 생산로를 포함하는 기본 내화재가 있는 용해로의 경우, 일반적인 슬래그 형성제는 산화칼슘(CaO, 연소 석회 형태)과 산화마그네슘(MgO, 돌로마이트 및 마그네사이트 형태)입니다.이러한 슬래그 형성기는 스크랩으로 충전되거나 용해 중에 용해로 안으로 분사됩니다.EAF 슬래그의 또 다른 주요 성분은 주입된 산소로 강철이 연소되면서 발생하는 산화철입니다.나중에 열에서 탄소(코크스 또는 석탄의 형태)가 이 슬래그 층에 주입되어 산화철과 반응하여 금속성 철 및 일산화탄소 가스를 형성합니다. 그러면 슬래그가 거품을 일으켜 열효율이 향상되고 아크 안정성과 전기효율이 향상됩니다.슬래그 블랭킷은 아크를 덮어서 고로 지붕과 측벽이 복사열로부터 손상되지 않도록 합니다.

EAF 개발은 단일 충전 설계를 지향하고 있지만, 초기 스크랩 장입물이 용해되면 다른 버킷의 스크랩을 용해로에 투입할 수 있습니다.스크랩 충전 및 용해 프로세스는 필요한 열 중량에 도달하기 위해 필요한 횟수만큼 반복할 수 있습니다. 즉, 전하 수는 스크랩의 밀도에 따라 달라지며, 밀도가 낮을수록 더 많은 전하가 발생합니다.모든 스크랩 장입물이 완전히 녹은 후, 제련 작업을 하여 강철의 화학성질을 확인 및 보정하고 용융액을 태핑에 대비하여 동결온도 이상으로 가열한다.더 많은 슬래그 포머가 도입되고 더 많은 산소가 욕조에 유입되어 실리콘, 황, 인, 알루미늄, 망간 및 칼슘과 같은 불순물을 연소시키고 슬래그에 산화물을 제거합니다.탄소의 제거는 이들 원소가 산소에 대한 친화력이 더 높기 때문에 먼저 연소된 후에 이루어집니다.니켈이나 구리처럼 산소에 대한 친화력이 철보다 떨어지는 금속은 산화를 통해 제거될 수 없으며 앞서 언급한 직접 환원 철과 선철을 도입하는 등 스크랩 화학만으로 제어해야 한다.발포 슬래그는 내내 유지되며, 종종 용광로를 오버플로하여 슬래그 문에서 슬래그 피트로 쏟아집니다.온도 샘플링과 화학 샘플링은 자동 랜스를 통해 이루어집니다.산소와 탄소는 강철에 담그는 특수 프로브를 통해 자동으로 측정할 수 있지만, 다른 모든 원소의 경우 아크 방출 분광계에서 "칠" 샘플(강철의 작은 응고 샘플)을 분석합니다.

온도와 화학 작용이 올바르면 강철은 용해로를 기울여 예열된 레이들 안으로 들어갑니다.일반 탄소 강로의 경우, 용해로 태핑 중에 슬래그가 감지되는 즉시 래깅 측으로 빠르게 기울어져 레이들로의 슬래그 이월을 최소화합니다.스테인리스강을 포함한 일부 특수강 등급의 경우 귀중한 합금 원소를 회수하기 위해 슬래그를 레이들에도 주입하여 레이들 용해로에서 처리합니다.태핑하는 동안 일부 합금 첨가물이 금속 스트림에 도입되고, 레이들 위에 라임과 같은 더 많은 플럭스가 추가되어 새로운 슬래그 층을 구축하기 시작합니다.종종 "핫 힐"을 형성하기 위해 용해로 안에 몇 톤의 액체 강철과 슬래그가 남아 있습니다. 이는 고철의 다음 장입물을 예열하고 용해 속도를 높이는 데 도움이 됩니다.태핑 중 및 태핑 후 용광로를 "회전"합니다. 즉, 슬래그 도어를 고화된 슬래그로 청소하고 가시적인 내화재를 검사하고 수냉 구성 요소를 점검하여 누출 여부를 점검하며, 전극을 검사하거나 새 세그먼트를 추가하여 연장합니다. 태핑 완료 시 태핑 홀은 모래로 채워집니다.90톤 중전력 용해로의 경우, 일반적으로 전체 프로세스는 한 번의 열에서 다음 열까지 약 60-70분이 소요됩니다(탭 투 탭 시간).

용해로에서는 정기적으로 강철과 슬래그를 완전히 비워서 내화물을 검사하고 필요한 경우 대규모 수리를 수행할 수 있습니다.내화물은 대부분 소성 탄산염으로 만들어지기 때문에 물의 수화 작용에 매우 민감하기 때문에 수냉 구성 요소에서 의심되는 누출은 증기 폭발의 즉각적인 우려를 넘어 매우 심각하게 처리됩니다.과도한 내화물 마모로 인해 액체 금속과 슬래그가 내화물 및 노각으로 침투하여 주변 영역으로 유출될 수 있습니다.

제강의 장점

EAF를 사용하면 100% 고철 공급 원료로 강철을 만들 수 있습니다.이는 광석에서 제강하는 1차 제강과 비교하여 제강하는 데 필요한 에너지를 크게 절감합니다.

또 다른 이점은 유연성입니다. 용광로는 생산량을 크게 바꿀 수 없고 동시에 수년간 가동 상태를 유지할 수 있지만 EAF는 신속하게 시작 및 정지할 수 있기 때문에 수요에 따라 생산이 달라질 수 있습니다.

제강 아크로는 일반적으로 고철을 주요 공급 원료로 사용하지만, 고로 또는 직접 환원 철의 고온 금속을 경제적으로 사용할 수 있는 경우에는 고로 공급으로도 사용할 수 있습니다.

EAF는 대량의 전력을 필요로 하기 때문에 많은 기업이 오프피크의 전력요금을 이용하기 위해 운용을 예정하고 있습니다.

전형적인 제강 아크로(arc furning arc furn)는 철근이나 스트립 제품을 만들 수 있는 미니 밀의 강철 공급원입니다.미니 밀은 철강 제품 시장 근처에 비교적 위치할 수 있기 때문에 운송 요건은 통합 공장보다 적습니다. 통합 공장은 일반적으로 항만 근처에 위치하여 운송에 더 잘 접근합니다.

전기 아크로 제강 시 생산되는 강철의 톤당 이산화탄소 배출량이2 약 0.6톤으로 감소하며, 이는 용광로 및 기본 [10]산소로를 통한 기존 생산 경로보다 훨씬 낮습니다.

문제들

현대의 전기 아크로가 강철 고철의 매우 효율적인 재활용 장치이기는 하지만 아크로 공장의 운영은 환경에 악영향을 미칠 수 있습니다.신규 설치에 따른 자본 비용의 상당 부분은 다음과 같은 영향을 줄이기 위한 시스템에 할당됩니다.

  • 높은 사운드 레벨을 저감하는 인클로저
  • 고로 오프 가스용 집진기
  • 슬래그 생산
  • 냉각수 수요
  • 스크랩, 자재 취급 및 제품 취급을 위한 트럭의 교통량 증가
  • 발전 환경 영향

아크로 부하의 매우 동적인 품질 때문에 전력 시스템은 다른 고객의 전력 품질을 유지하기 위한 기술적 조치가 필요할 수 있습니다. 플리커 및 고조파 왜곡은 아크로 작동 시 흔히 발생하는 전력 시스템 부작용입니다.

기타 전기 아크로

용강 보온에 사용되는 전기 아크로의 변형인 레이들로의 렌더링

제강에는 직류(DC) 아크로가 사용되며, 지붕에는 단일 전극이 있고 베이스에는 전도성 바닥 라이닝 또는 도전성 핀을 통해 전류가 리턴됩니다.DC의 장점은 1개의 전극만 사용되므로 생산되는 강철 톤당 전극 소비량이 적고 전기 고조파 및 기타 유사한 문제가 적다는 것입니다.DC 아크로의 크기는 사용 가능한 전극의 전류 운반 용량과 최대 허용 전압에 의해 제한됩니다.직류 아크로의 연장 운전에서 도전로 난로의 유지보수는 병목현상이 됩니다.

강철 플랜트에서는 레이들로(LF)를 사용하여 EAF로부터의 탭 후 처리 중 액체강의 온도를 유지하거나 합금 조성물을 변경한다.레이들은 제강 공정에서 나중에 지연이 있을 때 첫 번째 목적으로 사용됩니다.레이들 용해로는 내화 지붕, 난방 시스템 및 해당하는 경우 교반하기 위해 용융액 바닥에 아르곤 가스를 주입하는 장비로 구성됩니다.고철 용해로와 달리 레이들 용해로는 기울기 또는 고철 충전 [citation needed]메커니즘이 없습니다.

전기 아크로는 또한 탄화칼슘, 철합금 및 기타 비철합금의 생산 및 인의 생산에도 사용됩니다.이러한 서비스를 위한 용해로는 물리적으로 제강로와 다르며 일괄 처리가 아닌 연속적으로 작동할 수 있습니다.연속 공정로에서는 전극 변경으로 인한 중단을 방지하기 위해 페이스트 방식의 쇠더버그 전극을 사용할 수도 있습니다.이러한 용해로는 전극 팁이 슬래그/차지 안에 묻히고 아크가 슬래그를 통해 무광과 전극 사이에서 발생하기 때문에 수중 아크 용해로라고 합니다.그에 비해 제강용 아크로는 야외에서 아크를 만든다.관건은 전기 저항이며, 이는 필요한 열을 발생시킵니다. 제강로 내 저항은 대기이며, 침수 아크로 내에서는 슬래그(또는 전하)가 저항을 공급합니다.두 용해로에서 형성된 액체 금속은 전도성이 너무 높아 효과적인 열 발생 저항을 형성할 수 없습니다.

아마추어는 실리카 블록이나 화분에 포함된 전기 아크 용접 키트를 기반으로 다양한 아크로를 건설했습니다.이 간단한 용해로는 조잡하지만 다양한 재료를 녹이고 탄화칼슘 등을 만들 수 있습니다.

냉각 방법

비가압 냉각 시스템

소형 아크로의 경우 셸 및 지붕의 구조 요소 위로 공기를 순환시켜 적절히 냉각할 수 있지만, 대규모 설치에서는 구조물을 안전한 작동 한계 내에서 유지하기 위해 강도 높은 강제 냉각이 필요합니다.용해로 셸과 루프는 패널을 형성하는 파이프를 통해 순환되는 물 또는 패널 요소에 분사된 물로 냉각될 수 있습니다.튜브형 패널은 금이 가거나 열응력 수명 주기에 도달하면 교체할 수 있습니다.스프레이 냉각은 가장 경제적이고 효율이 가장 높은 냉각 방법입니다.스프레이 냉각 장비는 거의 끝없이 재조정할 수 있습니다. 일반적으로 20년 동안 지속되는 장비가 일반적입니다.그러나 패널의 압력 손실 경보로 인해 작동로에서 튜브 누출이 즉시 발견되지만, 현 시점에서는 극소량의 스프레이 냉각 누출을 감지할 수 있는 방법은 없습니다.일반적으로 슬래그 커버리지 뒤에 숨겨져 있으며 노상 내화물에 수분을 공급하여 용해된 금속이 파열되거나 최악의 경우 증기 [citation needed]폭발을 일으킬 수 있습니다.

플라즈마 아크로

플라즈마 아크로(PAF)는 흑연 전극 대신 플라즈마 토치를 사용합니다.이들 토치는 플라즈마 형성 가스(질소 또는 아르곤 중 하나)를 공급하기 위한 노즐 및 축방향 튜브를 갖춘 케이싱과 튜브 내에 가연성 원통형 흑연 전극을 가진다.이러한 용해로는 "PAM"(Plasma Arc Melt) 용해로라고 불리며 티타늄 용해 산업 [11]및 이와 유사한 특수 금속 산업에 광범위하게 사용됩니다.

진공 아크 재용해

주요 기사:진공 아크 재용해

진공 아크 재용해(VAR)는 화학 및 기계적 균질성이 개선된 잉곳 정제 및 제조를 위한 2차 재용해 공정입니다.

중요한 군사용 및 상업용 항공우주 분야에서 재료 엔지니어는 일반적으로 VIM-VAR 강철을 지정합니다.VIM은 Vacuum Induction Melted를 의미하며 VAR은 Vacuum Arc Remelted를 의미합니다.VIM-VAR강은 제트 엔진용 베어링, 군용 헬리콥터용 로터 샤프트, 전투기용 플랩 액추에이터, 제트 또는 헬리콥터 변속기의 기어, 제트 엔진용 마운트 또는 고정 장치, 제트 테일 훅 및 기타 까다로운 용도에 사용됩니다.

대부분의 강철 등급은 한 번 용융된 후 광범위한 단조 또는 압연 전에 고체 형태로 주조 또는 접합됩니다.이와는 대조적으로 VIM-VAR강은 진공 상태에서 두 가지 고순도 용해 과정을 거칩니다.전기아크로에서 용융하여 아르곤산소탈탄조 내에서 합금한 후 진공재용강을 잉곳형으로 주조한다.응고된 잉곳은 진공 유도 용해로로 향합니다.이 진공 재용해 공정은 화학 조성을 최적화하면서 포함물과 불필요한 가스의 강철을 제거한다.VIM 작동은 이러한 고체 주입구를 오염물이 없는 진공 상태에서 용해된 상태로 되돌립니다.이렇게 엄격하게 제어된 용해에는 종종 최대 24시간이 소요됩니다.진공에 둘러싸인 채 뜨거운 금속은 VIM 용해로 도가니에서 거대한 전극 금형으로 흐릅니다.일반적인 전극의 높이는 약 15피트(5m)이며 직경은 다양합니다.전극은 진공 상태에서 굳는다.

VIM-VAR강의 경우 다음 진공 재용해 전에 냉각된 전극의 표면을 연마하여 표면의 불규칙성과 불순물을 제거해야 합니다.그런 다음 접지 전극을 VAR 용해로에 넣습니다.VAR 용해로에서는 진공 밀폐 챔버 내에서 강철이 서서히 용해됩니다.진공 아크 재용해는 잔류물을 추가로 제거하여 강철의 청결도를 높이고 산소, 질소, 수소 등의 가스를 제거합니다.이러한 물방울이 형성 및 응고되는 속도를 제어하면 VIM-VAR 잉곳 전체에 걸쳐 화학 및 미세 구조의 일관성을 보장하여 강철이 파손 또는 피로에 더 잘 견딜 수 있습니다.헬리콥터 로터 샤프트, 군용 제트기의 플랩 액추에이터 또는 제트 엔진의 베어링과 같은 부품의 성능 특성을 충족하기 위해서는 이 정제 프로세스가 필수적입니다.

일부 상업용 또는 군사용 용도의 경우 강철 합금은 VAR이라는 하나의 진공 재용해만 통과할 수 있습니다.예를 들어 고체 로켓 케이스, 착륙 장치 또는 전투 차량용 토션 바용 강철은 일반적으로 진공 재융해 1개를 포함한다.

진공 아크 재용융은 반응성이거나 고순도가 요구되는 티타늄 및 기타 금속의 생산에도 사용됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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추가 정보

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외부 링크

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