유도로 및 중요한 작동 측면

유도로 및 중요한 작동 측면

제강용 유도로의 개발은 소규모 철강 생산업체들에게 큰 도움이 되었습니다. 이 퍼니스는 설치, 작동 및 유지 보수가 쉽습니다. 이 용광로는 열 크기가 작고 투자 비용이 저렴하며 용량이 작은 철강 공장에서 선호합니다. 이 용광로에서는 전자기장에서 발생하는 열을 이용하여 장입물을 녹여 강철을 생산합니다.

유도로는 기본적으로 도가니, 인덕터 코일, 쉘, 냉각 시스템 및 틸팅 메커니즘으로 구성됩니다. 도가니는 용광로 코일이 늘어서 있는 내화 재료로 형성됩니다. 이 도가니는 장입물과 용융물을 유지합니다. 내화물의 선택은 장입물의 종류에 따라 달라지며 기본적으로 산성, 염기성 또는 중성 내화물로 구성됩니다.

인덕터 코일은 특정 회전 수를 가진 관형 구리 코일입니다. 이를 통해 교류(AC)가 흐르고 도체 내부에 자속이 생성됩니다. 생성된 자속은 도가니에서 가열 및 후속적으로 용융 과정을 가능하게 하는 와전류를 유도합니다.

쉘은 용광로의 외부 부분입니다. 이것은 도가니와 인덕터 코일을 수용하며 더 높은 열용량을 가지고 있습니다. 저탄소 강판으로 된 직육면체로 만들어졌으며 비자성 금속 조각과 스트립의 모서리 캐리어로 모서리를 연결했습니다.

냉각 시스템은 일반적으로 유연한 고무 호스를 통해 수원에 연결된 관형 구리 코일이 있는 단방향 흐름 시스템입니다. 가열로의 회로는 저항력이 있는 것처럼 보이고 실제 전력은 장입물뿐만 아니라 코일의 저항에서도 소모되기 때문에 냉각 과정이 중요합니다. 이 코일 손실과 내화 도가니를 통해 장입물에서 전도된 열 손실은 구리 코일의 과도한 온도 상승을 방지하기 위해 냉각 매체로 물을 사용하여 코일을 냉각해야 합니다.

원재료 및 에너지원

철강 용해 스크랩, 직접환원철 및 선철/주철은 유도로의 투입 원료입니다. 이들 품목의 비율과 투입된 원료를 녹이는 기술은 원료의 가용성과 공장의 위치에 따라 달라진다. 특정 품질의 강철을 생산하려면 추가로 선택된 원자재가 필요합니다. 유도로 용해를 보다 효율적이고 효율적으로 수행하려면 원료 장입량이 다음 기준을 충족해야 합니다.

• 가능한 한 조밀해야 합니다. 스크랩의 압축은 균일하고 빠른 가열과 에너지 절약을 위해 중요합니다.
• 깨끗해야 합니다. 녹, 기름, 그리스, 모래 등은 가급적이면 없어야 합니다.
• 야금학적으로 깨끗해야 합니다. 즉, 특히 직접 환원된 철, 스컬 및 철 합금의 경우 슬래그 덩어리, 산화물 등이 없어야 합니다.
• 특히 무겁고 부피가 큰 스크랩의 경우 날카로운 뾰족한 모서리가 없거나 덜합니다.
• 폭발물, 밀폐 용기, 증발 물질과 같은 유해 성분과 분리되어야 하며 작업장에서 충전 가능한 크기로 쉽게 구할 수 있어야 합니다.

전기는 유도로에서 철강 용해를 위한 유일한 에너지원입니다. 유도로는 처음부터 최대 전력으로 가동해야 합니다. 퍼니스를 처음에는 낮은 탭에서 작동하다가 점차 높은 탭으로 증가시킨다는 오해가 있습니다. 최대 전력 입력은 용융 속도를 증가시켜 열의 사이클 시간을 줄입니다. 1에 가까운 역률을 유지해야 합니다.

더 나은 에너지 효율성을 위해 소스에서 전압 강하도 모니터링해야 합니다. 추가 전력 소비율은 로 크기에 따라 달라지며 로 용량이 약 15~17톤까지 증가함에 따라 낮아집니다. 그 이후에는 소비율이 약 600kWh/ton으로 거의 일정하게 유지됩니다.

운영의 중요한 측면

액강은 유도코일에 흐르는 전류와 반대되는 전류에 의해 여기되면서 중심에서 표면을 올리기 위해 교반된다. 액강의 표면은 주파수가 낮을수록 높아집니다. 즉, 액강의 교반은 고주파로보다 저주파로에서 더 강하게 발생합니다. 이러한 교반 효과는 액체강의 균일한 온도와 균일한 품질을 보장할 수 있을 뿐만 아니라 충전된 재료의 포획 및 화학 조성 조정제, 특히 탄소 첨가의 융합을 촉진합니다. 한편, 과도한 교반은 액강의 산화적 마모 및 내화물의 융해 등의 문제를 일으키거나 액강이 튀는 위험을 유발할 수 있다.

용융이 완료되면 슬래그를 걷어냅니다. 용해시 발생하는 슬래그는 노벽에 부착되는 경향이 있습니다. 이것은 용광로의 부피를 줄여 열당 금속 생산량을 줄입니다. 금속의 과열은 더 높은 온도에서 수행되고 몇 분 동안 유지됩니다. 이것은 용광로 라이닝에 슬래그가 침착되는 것을 방지하여 용광로를 전체 부피로 깨끗하게 유지합니다.

슬래그의 조성은 사용되는 특정 공정과 생산되는 철강 유형에 따라 다릅니다. 퍼니스와 레이들 슬래그의 구성은 종종 매우 복잡합니다. 생성되는 슬래그는 실리카, 철스크랩의 산화철, 용융으로 인한 기타 산화 부산물 및 내화 라이닝과의 반응 사이의 복합 반응의 결과입니다. 슬래그는 철, 망간, 마그네슘 및 규소, 규산염 및 황화물의 산화물과 알루미나, 산화칼슘 및 황화물, 희토류 산화물 및 황화물 등이 포함될 수 있는 기타 화합물의 복잡한 액상으로 구성됩니다.

철강을 생산하는 동안 최종 제품의 화학 반응이 제어됩니다. 모든 투입 재료의 화학적 분석은 전하 혼합에 대한 결정을 내리기 위해 수행됩니다. 투입 재료의 50% 충전을 완료한 후, 욕조 샘플의 화학 조성을 분석합니다. 이 단계에서 수조 샘플의 화학적 분석을 기반으로 금속의 추가 추가에 대한 계산이 이루어집니다. 이 단계에서 욕 샘플이 높은 비율의 탄소, 황 및 인을 나타내면 전하의 직접 환원된 철 함량이 증가합니다. 80% 용융이 완료되면 최종 수조 샘플을 채취합니다. 이 샘플의 분석을 기반으로 요금에서 또 다른 조정이 이루어집니다. 샘플의 더 낮은 탄소 함량은 장입물에 있는 선철/주철의 양을 증가시켜 수정됩니다. 금속의 규소와 망간은 직접환원철의 산화철에 의해 산화된다. 유황도 직접환원철에 의해 희석된다. 직접환원철을 사용하기 때문에 유도로에서 만든 강재의 미량원소가 통제되고 있습니다.

액체강은 유도로의 원하는 출력입니다. 양은 용광로의 용량에 따라 달라지고 품질은 원료와 강 성분에 따라 달라집니다. 태핑 온도는 강철의 유형과 최종 사용을 위해 액체 강철에 필요한 과열도에 따라 다릅니다. 고온에서 강철을 두드리면 내화물 침식이 증가하고 전력 소비가 증가합니다.

액강을 고온으로 불필요하게 과열하면 에너지 비용이 크게 듭니다. 용융조의 과열을 최소화하여 에너지를 절약합니다. 액강을 연속주조기로 이송할 때 강재 사양 및 온도 손실에 따라 과열도 온도가 결정됩니다. 모든 열에서 액체 강조의 온도는 최적의 에너지 절약을 위해 측정 및 모니터링되어야 합니다. 과열로 인한 에너지 손실을 최소화하기 위해 전위차계 조정 기능이 있는 적절한 전력 제어 시스템이 제공되어야 합니다.

용광로를 기울이는 것은 용융물을 붓는 것이므로 주조 전 마지막 작업입니다. 용광로는 일반적으로 액강의 완전한 주입을 위해 90도 이상의 각도를 달성하도록 기울어집니다.

  유도로 제강의 다른 측면

설치된 전력 밀도와 용해 방식에 따라 유도로의 열효율은 80%를 초과할 수 있지만 일반적으로 60%에서 78% 사이입니다.

유도로는 일반적으로 작업자가 슬래그 스키밍 및 용융 수조 품질 모니터링에 참여하는 전체 용융 공정 동안 열려 있습니다. 그러나 이는 상당한 열 손실을 초래하므로 열 손실을 줄이기 위해 특수 덮개 또는 덮개를 설치해야 합니다. 특히, 녹는 동안 뚜껑을 열어 두는 시간을 줄이면 상당한 에너지 절감 효과를 얻을 수 있습니다.

철을 녹이기 위한 이론적인 에너지 요구량은 톤당 340kWh에 불과하지만 실제 필요한 전력은 약 600kWh입니다. 이러한 차이는 (i) 전기 버스바 손실, 와전류 손실, 내화물 손실 및 냉각수 손실 등의 비효율성을 포함하는 유도로 용해 원리 고유의 두 가지 요인, (ii) 두 가지 요인으로 인한 것입니다. 주로 유도로에서 액강을 불필요하고 과도하게 유지하기 때문에 운영 손실이 발생합니다.

유도로 장비는 배선 손실을 줄이기 위해 각 장비 사이에 최소 거리를 두고 배치해야 합니다. 배선 손실을 획기적으로 줄이기 위해서는 노 본체와 역률개선 콘덴서 사이에 매우 큰 전류가 흐르므로 간격을 줄이는 것이 필수적입니다.

유도로의 효율은 전기 및 열 전달 손실을 뺀 총계로 표시됩니다. 고주파 및 중주파 도가니형 유도로의 일반적인 열 평형 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 전기적 손실은 변압기, 주파수 변환기, 콘덴서, 배선, 케이블, 코일 등으로 구성됩니다. 코일 손실은 가열로의 필수 요소입니다. 용량에 따라 다릅니다. 유도로의 열 손실은 로 벽에서 코일 측으로 빠져나가는 열의 전도 손실, 용융 표면에서 방출되는 열의 복사 손실, 링 후드의 흡수 손실, 슬래그 용융 손실 등으로 구성됩니다. 로의 코일은 수냉식이므로 결과도 발생합니다. 열 손실에. 고주파 및 중주파수로(60% – 78%)의 열효율은 저주파로(58% – 71%)보다 약간 큽니다.

그림 1 도가니 유도로의 일반적인 열 균형 다이어그램

유도로 제강 공정의 가장 중요한 문제 중 하나는 원하는 한계 이하로 인 함량을 줄이기 위해 강을 정제하는 데 한계가 있다는 것입니다. 유도 용융 중 인 함량이 높고 질소가 흡수되면 최종 제품이 단단하고 부서지기 쉽고 많은 중요한 응용 분야에서 사용할 수 없게 됩니다. 게다가, 대부분 석탄 기반 생산 장치에서 공급되는 해면철의 품질은 특히 금속화 및 인 함량 측면에서 품질이 좋지 않습니다. 이러한 단점 때문에 유도로에서 DRI를 더 많이 사용하면 수율이 낮고 에너지/전력 소비가 높을 뿐만 아니라 철강에서 인이 더 많이 사용됩니다.

환경 배출

석탄이나 연료가 유도로에서 연소되지 않고 정제 절차가 실행되지 않기 때문에 배출은 오로지 장입된 물질의 청정도와 조성에 달려 있습니다. 배출의 두 가지 주요 범주를 구분할 수 있습니다. 첫 번째 주요 범주는 전하 청정도와 관련이 있습니다. 녹, 흙, 주조 모래, 페인트, 오일, 아연 도금 또는 납땜 금속, 모두 먼지와 연기(유기 또는 금속)를 방출하는 요소입니다. 두 번째 범주는 산화로 인해 야금 연기를 유발할 수 있는 고온에서의 화학 반응(예:금속 조성을 유지하거나 조정하는 동안)과 관련이 있습니다.

또한 내화 라이닝(산성-SiO2, 중성-Al2O3 또는 염기성-MgO)은 배출물에 소량의 먼지 입자를 추가할 수 있습니다. 배출량의 주요 원인인 전하 청정도가 장치마다 크게 다르기 때문에 평균 배출량 데이터를 얻기가 어렵습니다.

유도로에서 배출되는 비율은 장입물에 따라 달라지며, 이는 다시 해당 용광로에서 생산되는 제품에 따라 달라집니다. 생산되는 제품이 양질의 주조품인 경우 배출량은 1 ~ 2kg/ton 금속 차지이지만 잉곳/빌렛인 경우 10 ~ 20kg/ton 금속 차지의 배출량은 정상입니다. . 가장 높은 방출 속도는 충전 중과 용융 주기 시작 시 발생합니다. 입자 크기의 범위는 1 – 100 마이크로미터이며 50% 이상이 10 – 20 마이크로미터보다 작습니다. 찬 용광로에서 기름진 스크랩이나 천공을 장입하면 배기 가스에 유기 증기가 존재하게 됩니다.

유도로 작동 중에 개방된 노 용기에서 엄청난 양의 뜨거운 연기와 가스가 방출되어 작업장 전체에 퍼져 작업자의 건강에 영향을 미칩니다.

유도로의 오염 가능성과 관련하여, 고체 및 기체 오염물의 부피, 양 및 유해한 배출이 전기로에 비해 상당히 낮다는 것을 관찰할 수 있습니다. 장비는 소규모 유도로 장치에 비용 효율적이도록 전기로만큼 정교할 필요가 없습니다. 동시에 배출되는 오염 물질은 규정을 준수해야 합니다.

오염 제어와 관련된 단계에는 적절하게 설계된 흡입 후드 메커니즘에 의한 연기 포집이 포함됩니다. 후드는 사이클론 분리기로 청소해야 하는 전체 배기 가스를 빨아들여야 합니다. 더 미세한 미립자의 추가 청소는 백 필터 또는 습식 스크러버를 통해 수행된 다음 깨끗한 가스를 대기 중으로 배출합니다. 흡입 후드 메커니즘은 측면, 회전 또는 캐노피 후드 유형일 수 있습니다. 마지막 단계는 슬러지나 먼지로 남은 고형물을 처리하는 것입니다.

용강 생산을 위한 유도로에서 배출되는 미립자 농도는 100 mg/cum을 초과하지 않아야 하며, 기준 조건 0℃, 101.325kPa 및 산소 함량에 대한 보정이 없는 건조 조건에서 표현되며 모든 영향을 보상합니다. 희석 공기의 농도.

안전 및 유도로

용융 금속으로 작업하는 것은 항상 위험한 작업이었습니다. 오늘날의 고효율 유도로는 연소로와 관련된 열 소음 및 흄이 없기 때문에 용융 공장을 더 시원하고 깨끗하며 일반적으로 덜 적대적인 작업장으로 만들어 작업 조건을 개선했습니다. 그러나 이러한 용광로는 액체 금속 가까이에서 작업할 때 발생하는 위험을 제거하지 못했습니다.

유도로가 있는 용융 공장에서 대부분의 사고 원인은 (i) 용융물에 젖은 금속이 유입되어 물/금속 폭발을 일으킴, (ii) 온도 측정, 샘플링 또는 페로 추가 중 작업자 기술 부족입니다. 금속이 튀는 합금, (iii) 큰 조각의 장입물을 용융 수조에 떨어뜨려 금속이 튀는 경우, (iv) 장입에 부적절하게 주의하여 브리징 작용을 일으키고, (v) 안전 라인 뒤에 서지 못하여 갇히는 상황을 유발합니다. , (vi) 전기 전도체와 접촉, 오버라이드 안전 인터록 스위치 또는 불완전 방전된 커패시터와 접촉, 감전 또는 감전 유발, (vii) 적절한 작업자 교육 부족