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철강 스크랩 및 스크랩 분류 및 준비 공정


철골 스크랩 및 스크랩 분류 및 준비 과정

스크랩 소비 증가로 추가 자원 추출에 대한 필요성이 줄어들어 환경에 미치는 영향이 감소하기 때문에 최근 떠오르는 환경 이니셔티브의 초점으로 인해 철스크랩 재활용이 증가하고 있습니다. 철 스크랩의 재활용도 철 자원의 현명한 관리의 일부입니다. 스크랩에서 1미터톤의 강철을 회수하면 철광석, 석탄 및 석회석이 보존됩니다. 세계철강협회에 따르면 고로(BF)와 염기성산소로(BOF)를 기반으로 하는 일관제철노선은 철광석 1,400kg, 석탄 800kg, 석회석 300kg, 재활용품 120kg을 사용한다. 1,000kg의 조강을 생산하는 철강 및 전기로(EAF) 경로는 평균적으로 880kg의 재활용 철강과 다양한 양의 다른 공급원(DRI, 고온 금속 및 입상 철), 16kg의 석탄 및 64kg을 사용합니다. 1,000kg의 조강을 생산하기 위해 석회석을 사용합니다. 평균적으로 스크랩에서 철강 1톤을 회수하면 철광석 1,030kg, 석탄 580kg, 석회석 50kg이 절약됩니다. 철 스크랩 재활용은 또한 에너지 소비를 절약합니다. 철강 생산에서 녹은 스크랩의 99.9%가 새로운 철강 생산에 소비되는 반면 환경적으로 바람직하지 않은 폐기물은 거의 발생하지 않습니다.

철스크랩은 수명 주기 중 언제 스크랩이 되는지에 따라 (i) 가정용 스크랩, (ii) 새 스크랩, (iii) 오래된 스크랩의 세 가지 주요 범주로 분류됩니다.

가정 스크랩은 철강 공장에서 새로운 철강 제품을 제조하는 과정에서 내부적으로 생성되는 스크랩입니다. 런어라운드 스크랩이라고도 하며 철강 생산 과정에서 철강 공장 내에서 발생하는 트리밍 또는 불량품 형태의 재료입니다. 이러한 형태의 스크랩은 제철소 생산 지역을 거의 벗어나지 않습니다. 대신 현장의 제강로로 돌려보내 다시 녹인다. 이 스크랩은 물리적 특성과 화학적 조성이 알려져 있습니다. 기술 발전으로 가정 쓰레기의 발생이 크게 감소했습니다.



새로운 스크랩(즉석 스크랩 또는 산업용 스크랩이라고도 함)은 철강 제품의 제조 및 제조와 관련된 제조 단위에서 생성됩니다. 스크랩은 강철을 절단, 인발, 압출 또는 기계 가공할 때 축적됩니다. 주조 공정은 또한 스크랩을 과잉 금속으로 생성합니다. 새로운 스크랩에는 제조 공정 중 철과 강철로 부품을 만들 때 남은 터닝, 클리핑 및 스탬핑과 같은 항목이 포함됩니다. 일반적으로 스크랩 프로세서 및 딜러를 통해 철강 공장으로 신속하게 다시 운송되거나 저장 공간 및 재고 관리 비용을 피하기 위해 재용해를 위해 철강 공장으로 직접 다시 운송됩니다. 새로운 스크랩의 공급은 산업 활동의 기능입니다. 활동이 많으면 더 많은 양의 새 스크랩이 생성됩니다. 새로운 스크랩의 화학적 조성과 물리적 특성은 잘 알려져 있습니다. 이 스크랩은 일반적으로 깨끗하므로 다른 재료와 섞이지 않습니다. 원칙적으로 새 스크랩은 크기에 맞게 절단해야 할 수 있지만 녹기 전에 주요 전처리 과정이 필요하지 않습니다.

오래된 스크랩은 사용 후 스크랩 또는 폐기된 스크랩이라고도 합니다. 산업 및 소비자 철강 제품(예:자동차, 가전 제품, 기계, 건물, 교량, 선박, 캔, 철도 객차 및 마차 등)이 수명을 다했을 때 버려지는 철강입니다. 오래된 스크랩은 소비자 주기 후에 별도로 또는 혼합하여 수거되며, 원산지와 수거 시스템에 따라 어느 정도 오염되는 경우가 많습니다. 많은 제품의 수명이 10년 이상, 때로는 50년 이상일 수 있기 때문에(예:건축 및 건설 제품) 철강 생산이 시작된 이후 사용 중인 철강 제품이 축적되어 있습니다. 대규모. 오래된 스크랩은 종종 몇 년 또는 수십 년 동안 사용 된 재료이기 때문에 화학적 조성 및 물리적 특성은 일반적으로 잘 알려져 있지 않습니다. 다른 쓰레기와 섞이는 경우가 많습니다. 이러한 이유로 오래된 스크랩은 재사용하기 가장 어렵고 비용이 많이 드는 철강 형태입니다. 재활용 제품에 통합하려면 사용 전에 세척, 분류, 코팅 제거 및 기타 준비가 필요할 수 있습니다.

철강 스크랩의 많은 수의 출처와 형태는 제강 공정에 들어가기 전에 오염 물질을 제거하고 다른 귀중한 재료(예:비철 금속)를 회수하기 위해 수많은 스크랩 분류 및 준비 공정을 사용해야 합니다.

철 스크랩의 분류 및 준비 프로세스

가정용 스크랩은 제강로에 장입하기에 적합한 크기를 만들기 위해 더 큰 스크랩 조각을 절단하거나 가스 절단해야 할 수 있다는 점을 제외하고는 준비가 거의 필요하지 않습니다. 상당한 양의 새 스크랩도 마찬가지입니다. 그러나 새 스크랩 중 일부는 처리가 필요할 수 있습니다.

선박, 자동차, 가전제품, 철도 객차 및 마차와 같은 대형 품목 및 구조용 강철은 제강로에 장입할 수 있도록 절단해야 합니다. 이것은 가위, 휴대용 절단 토치, 분쇄기 또는 파쇄기를 사용하여 수행할 수 있습니다. 수동 분류에는 분명히 손으로 스크랩에서 구성 요소를 제거하는 작업이 포함됩니다. 스크랩에서 기타 부착물을 제거해야 하는 경우에 가장 적합합니다(예:폐기된 자동차의 라디에이터, 라디에이터의 플라스틱 엔드 탱크 등). 금속과 비금속의 분리도 종종 수동으로 수행됩니다.

대형 스크랩 재료의 크기를 통합, 운송 및 제강로로의 후속 공급이 가능하도록 충분히 작은 조각으로 줄이는 데 사용할 수 있는 다양한 장비와 공정이 있습니다. 이를 달성하기 위해 사용된 장비 및 프로세스는 아래에 설명되어 있습니다.

기계적 프로세스

일반적으로 철스크랩을 준비하는 데 사용되는 기계적 공정에는 (i) 나르는, (ii) 연탄, (iii) 전단 및 (iv) 파쇄가 포함됩니다(그림 1). 경우에 따라 화학 공정도 사용됩니다.

<강한>

 그림 1 철스크랩 준비 과정

자기 분리 과정

자기 분리는 다량의 철 스크랩을 다른 재료에서 분리할 때 사용됩니다. 이 과정에서 영구 자석과 전자석이 사용됩니다. 후자는 항목을 픽업 및 드롭하기 위해 켜고 끌 수 있습니다. 자기 분리 공정은 벨트형 또는 드럼형이 될 수 있습니다. 드럼식 공정에서는 회전하는 쉘 내부에 영구자석이 위치합니다. 재료는 벨트의 드럼 아래를 통과합니다. 벨트 분리기는 연속 벨트가 이동하는 풀리 사이에 자석이 있다는 점을 제외하고는 유사합니다. 자기 분리 공정에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 철과 강철을 니켈 및 자성 스테인리스강에서 분리할 수 없습니다. 또한 철강 용융물을 오염시킬 수 있는 철을 함유한 복합 부품을 수거합니다. 수동 분류는 이러한 사고를 피하기 위해 종종 자기 분리와 함께 사용됩니다. 

와전류 분리 과정

와전류 분리 공정은 폐기물 및 SR에서 비철금속을 분리하는 데 사용됩니다. 이 공정은 일반적으로 1차 자기 분리 공정을 따르며 비자성 금속의 전기 전도도를 이용합니다. 이것은 공급 스트림을 통해 자기 전류를 통과시키고 자기장과 금속의 와전류 사이에서 상호 작용하는 반발력을 사용하여 달성됩니다. 경사 램프 분리기는 공정의 가장 간단한 적용을 나타냅니다. 스테인레스 스틸과 같은 비자성 슬라이딩 표면으로 덮인 경사 판에 일련의 자석을 사용합니다. 혼합 재료의 공급이 램프 아래로 공급되면 비금속 항목은 똑바로 아래로 미끄러지는 반면 금속은 자기장과 유도된 와전류의 상호 작용에 의해 옆으로 편향됩니다. 그런 다음 두 스트림이 별도로 수집됩니다. 와전류 분리 프로세스의 변형에는 회전 축 주위에 자석이 배열되는 회전 디스크 분리가 포함됩니다. 자석이 장착된 헤드 풀리가 있는 컨베이어를 사용하는 또 다른 공정도 있습니다. 이 두 과정 모두 자기장의 영향을 받거나 받지 않는 재료의 다양한 궤적에 의존하여 분리합니다.

중매체 분리 프로세스

재활용 가능한 재료의 회수는 파쇄기 잔류물에서 비철 금속 회수를 위해 HMS(중물 분리)를 사용하여 달성되는 경우가 많습니다. 이 공정은 일반적으로 미세하게 분쇄된 자철광 또는 페로실리콘과 물로 구성된 매질을 사용합니다. 고체의 상대적인 비율을 변화시켜 매체의 비중을 조정할 수 있습니다. 매체의 비중은 일반적으로 분리되는 두 재료의 밀도 사이의 절반입니다. 일단 분리되면 제품/재료는 배출되고 배지는 회수되어 공정으로 되돌아갑니다. 제품/재료에 여전히 붙어 있는 매질은 물 스프레이로 제거합니다. 생성된 용액은 매체를 회수하기 위해 자기 분리기를 통과합니다. 그런 다음 유출물은 분무수로 재사용됩니다. HMS 공정은 일반적으로 중력과 동일한 분리력을 얻기 위해 개방형 수조에서 수행됩니다. 더 작은 입자의 경우 중간 점도의 힘이 분리력에 대해 작용하는 경향이 있습니다. 이러한 경우 중력의 몇 배의 힘으로 분리되는 사이클론 분리기가 사용됩니다.

물리화학적 특성에 의한 분리

물리적 및 화학적 특성에 의한 분리는 색상, 밀도, 자기, 스파크, 화학 및 분광 테스트를 활용합니다. 스크랩 재료는 일반적으로 제한된 수의 물리적 및 화학적 테스트를 사용하여 숙련된 작업자(분류기)가 식별합니다. 이러한 테스트는 색상, 겉보기 밀도, 화학 시약과의 반응, 화학 분석, 자기 특성, 연마 휠로 연마할 때의 스파크 패턴 특성 및 분광 분석에 의한 물체 인식에 의존합니다.

색상, 밀도 및 상대 경도와 같은 물리적 특성을 사용하여 특정 부류의 재료를 빠르게 분리할 수 있습니다. 예를 들어, 구리와 황동은 색상으로 식별할 수 있지만 납은 밀도와 상대적인 부드러움으로 식별할 수 있습니다. 유사한 등급 및 조성의 합금을 구별하는 것은 어려울 수 있습니다. 이러한 경우 자기 테스트, 스파크 테스트 방법, 화학 및 분광 분석이 자주 사용됩니다. 철, 니켈 및 코발트는 저합금 스테인리스강과 마찬가지로 강자성이므로 자기 시험도 사용할 수 있습니다. 따라서 자기 테스트를 사용하여 합금을 구별할 수는 없지만 합금을 계열로 분류할 수는 있습니다.

스파크 테스트에는 연마 휠에 합금을 연마하는 작업이 포함됩니다. 스파크의 색상과 길이는 합금을 식별하는 데 사용할 수 있습니다. 스파크에서 방출되는 스펙트럼을 분석하고 표준과 비교하여 합금을 식별하는 분광기가 있지만 이 장치는 진정한 휴대형이 아니므로 널리 사용되지 않습니다. 그러나 숙련된 스파크 테스트 작업자는 스파크의 색상과 길이를 관찰하여 재료를 구별할 수 있습니다.

다양한 광학 및 X선 분광계가 합금의 조성을 식별하는 데 사용됩니다. 열전기 테스트에는 Seebeck 효과를 사용하여 재료를 식별하는 작업이 포함됩니다. 이러한 열전 장치에는 동일한 금속으로 만들어진 두 개의 프로브가 포함되어 있습니다. 하나는 가열되고 다른 하나는 주변 온도입니다. 스크랩과 접촉하면 테스트 대상 금속의 특성인 전위차가 발생합니다. 화학적 스폿 테스트는 또한 산과 같은 시약을 금속에 떨어뜨리고 반응을 관찰하는 데 사용됩니다. 정량적 화학 분석은 일반적으로 합금의 정확한 구성을 확인하기 위해 수행됩니다. 

도장 과정

이러한 공정은 스크랩 정제 공정으로도 알려져 있으며 스크랩에서 트램프 요소를 제거하는 데 효과적입니다. 강철 용융물에 용해된 많은 트램프 요소, 예:구리, 주석, 안티몬, 납은 산소에 대한 친화력이 낮아 제강 과정에서 철과 함께 있어도 산화되지 않습니다. 이는 슬래그에서 산화 및 용해되는 규소, 망간 및 알루미늄의 경우와 같이 이러한 원소를 일반적인 건식 야금 공정으로 용융된 철강 스크랩에서 제거할 수 없음을 의미합니다. 트램프 요소를 제거하기 위해서는 스크랩이 고체 상태를 유지하면서 더 낮은 온도에서 전처리되어야 합니다. 고체 상태의 스크랩을 전처리하면 트램프 요소가 스크랩의 철 부분과 혼합되거나 스크랩 표면에 존재하는 순수한 상태로 존재한다는 이점이 있으며, 이는 제거를 용이하게 해야 하는 사실입니다.

여러 철강 제품에 다른 금속을 코팅하여 사용하고 있습니다. 예를 들어 아연 도금 강판, 주석 판 등이 있습니다. 이러한 코팅된 제품에서 생성된 철 스크랩은 제강로에서 처리되기 전에 코팅 재료를 벗겨내는 것이 필수적입니다. 현재 철강 스크랩의 코팅을 위해 산업계에서 사용되는 여러 공정이 있습니다.

철 스크랩의 아연 제거 공정

아연의 주요 공급원은 아연 도금 강판 스크랩입니다. 장입물에 포함된 아연 코팅 스크랩은 연도 분진에서 산화아연을 배출합니다. 증기압이 높기 때문에(1600℃에서 71kg/sq cm) 대부분의 아연은 제강 과정에서 증발합니다. EAF에 대한 아연 균형은 아연 투입량의 97.9%가 흄과 함께 빠져나가며 강철에 2%만 용해되고 슬래그에 0.1%만 남음이 나타납니다. 스크랩 제련 단계에서 아연을 제거하는 것은 문제가 되지 않지만 아연 도금 스크랩의 다량 재활용과 관련된 문제를 피하기 위해 스크랩 전처리 단계에서 아연 코팅 스크랩의 아연 제거를 수행하는 것이 유용합니다.

열적 방법을 사용한 아연 제거는 일반적으로 다음 방법 중 하나를 사용하여 수행됩니다.

아연 제거는 암모니아 침출 또는 가성 소다를 사용하여 아연 도금 스크랩에서 아연 코팅을 용해시키는 화학적 기술을 사용하여 수행할 수도 있습니다.

자동차 산업에서 발생하는 공정 스크랩의 전해 아연 제거를 위한 연속 공정은 Hoogovens(네덜란드)에 의해 개발되었으며 파일럿 플랜트는 프랑스에서 운영되었습니다. 아연 도금 스크랩은 아연이 용해되는 뜨거운 부식성 용액에 담그고 강철은 영향을 받지 않습니다. 용해 반응기를 떠난 후 탈아연된 스크랩은 세척되고 압축됩니다. 아연이 풍부한 용액은 전기분해 전지로 순환되어 아연이 음극판에 증착되어 전기분해적으로 회수됩니다. 높은 처리 비용과 추가 운송 비용이 공정의 단점입니다. 그러나 특히 아연 코팅된 공정 스크랩의 대량 공급과 안정적인 제강 공급 원료에 대한 수요의 지역적 조합으로 결정되는 틈새 시장의 경우 이 탈아연 공정은 진정한 직접 재활용 솔루션을 제공합니다. 스크랩을 탈아연 처리하는 몇 가지 다른 방법도 최근에 조사되었습니다. 여기에는 열처리, Cl2-O2 가스 혼합물 처리 및 열처리 후 기계적 후처리가 포함됩니다.

철 스크랩의 결정화 공정

용융점이 낮은 주석은 열간강의 취약부를 유발하여 '열간단선' 및 기타 문제를 유발합니다. 철강 재활용에서 주석 베어링 스크랩(예:식품 용기 및 자동차 베어링)은 철강 제품의 표면 품질에 영향을 미칩니다. 주석이 입자 경계로 분리되어 작업 중에 표면 딱지가 생기기 때문입니다. 주석 도금 스크랩의 주석 제거에 사용되는 일부 공정에는 전해 및 알칼리 주석 제거가 있습니다.

주석 도금 스크랩의 전해 주석 도금은 오랫동안 상용화된 공정이었습니다. 틴플레이트 스크랩은 1.2 t/cu m 이상의 밀도를 가진 번들로 압축됩니다. 전해 공정에서 양극 역할을 하는 번들은 섭씨 85도의 가성 소다 수조에 담가집니다. 주석은 강철 음극에 스폰지 재료로 침착된 다음 긁어내어 큰 알약으로 압축하여 폐기합니다. 주석 산업. 주석 제거 후 스크랩에서 얻을 수 있는 잔류 주석 함량은 0.02%만큼 낮습니다. 전해 탈철은 탈철 장치가 연간 스크랩 처리 용량이 30,000톤 이상인 경우에만 경제적으로 효율적입니다. 또한 전해 탈주석은 신규 스크랩에는 적합하지만 오래된 스크랩에는 문제가 있습니다.

양철판의 주석 코팅은 기계적 처리(예:파쇄)로 제거할 수 없습니다. 400 ° C ~ 550 ° C의 온도 범위에서 황 전위를 특징으로 하는 반응성 가스를 사용한 코팅의 황화 및 취성 황화물 상으로서의 후속 제거가 실험실 규모에서 성공적으로 적용되었습니다. 현재 산업 조건에서 철강 스크랩 용융물에서 주석을 제거하는 것은 불가능합니다. 실험실에서는 환원 조건에서 Ca 함유 슬래그로 처리하고 1kg/sq m의 압력에서 강철 용융물을 진공 처리하여 주석을 성공적으로 제거했습니다.

철 스크랩의 탈구리 공정

구리는 기존의 정제 방법으로는 스크랩 기반 철강 용융물에서 제거할 수 없습니다. 철강의 Cu 함량을 줄이기 위한 몇 가지 접근 방식, 즉 스크랩 선별 개선, 직접 환원된 철에 의한 오염된 장입물 희석, 불순물 제거를 목표로 하는 기계적 또는 화학적 스크랩 전처리가 제안되었습니다. 건식 야금학적 탈구리 기술을 개발하기 위한 상당한 연구 노력이 있어 왔습니다. 구리는 황화물 플럭스로 처리하여 제거할 수 있다는 것이 실험실 규모에서 확인되었지만 보다 유망한 방법은 감압 가스 상태에서 강철 용융물을 처리하는 것입니다. 구리의 선택적 기화로 구성된 이 방법은 실험실 규모에서 성공적으로 테스트되었습니다. 현재 파쇄기 스크랩의 구리 함량과 관련하여 파쇄기 작업을 최적화하기 위한 조사가 수행되고 있습니다. 예비 결과는 파쇄기의 격자 개방 정도를 변경하여 구리 함량을 제어할 수 있음을 보여줍니다. 스크랩 분류와 관련하여 수동 손으로 따는 것이 가장 효과적으로 구리를 제거하는 것으로 나타났습니다.

소각

소각 공정은 오일, 그리스, 페인트, 윤활제 및 접착제를 포함한 가연성 물질의 제거에 종종 사용됩니다.

최신 철스크랩 선별 기술

최근 개발된 스크랩 분류 기술 중 일부가 아래에 설명되어 있습니다.

휴대용 광학 방출 분광기

휴대용 광학 방출 분광기는 철 스크랩에서 금속의 현장 분류 및 식별을 위한 중요한 도구로 발전하고 있습니다. 분석 정밀도와 정확도는 실험실에 설치된 분광계만큼 좋지는 않지만 혼합물 분류 및 대부분의 등급 검증 요구 사항에 적합합니다. 휴대용 분광기는 각 유형의 강철을 구성하는 개별 등급의 최소 90% ~ 95%를 분리하는 것 외에도 다양한 유형의 강철을 분리할 수 있습니다.

색상 분류 프로세스

색상 분류는 산업적으로 사용되는 최초의 자동 분류 프로세스 중 하나로, 세계 최대의 비철 스크랩 분류기인 Huron Valley Steel Corporation(HVSC)에서 개발했습니다. 지난 10년 동안 HVSC는 이 기술을 사용하여 아연, 구리, 황동 및 스테인리스강을 분류했습니다. 색상 분류는 각 금속 조각의 색상이 감지되는 컴퓨터 이미지 분석을 기반으로 합니다. 색상이 지정된 범위 내에 있는 조각은 자동으로 공급 재료에서 나옵니다. 이것이 제대로 작동하도록 하기 위해 이미지 감지기 전에 스크랩 입자의 사슬 모양 프로파일을 생성하는 단일 메커니즘이 사용됩니다.

HVSC의 색상 분류 프로세스는 98% 이상의 금속 순도를 생성하는 매우 정확한 것으로 입증되었습니다. 이러한 순도는 이 선별 방법이 입자 크기 및 모양과 무관하기 때문에 가능합니다. 지난 10년 동안 컴퓨터의 기술 발전은 실시간 이미지 분석 속도를 크게 향상시켰습니다. 지난 몇 년 동안 산업용 색상 분류 기계의 발전으로 인해 약간의 색상 변화로 서로 다른 금속을 효과적으로 분류하는 능력이 크게 향상되었습니다.

레이저 유도 분해 분광법을 활용한 공정

LIBS(레이저 유도 파괴 분광법)는 가능한 한 최고의 스크랩 품질을 달성하기 위해 빠르고 경제적인 방식으로 각 스크랩 조각의 실제 화학 조성을 결정하는 스크랩 선별 프로세스입니다. LIBS 기술은 1980년대 초 로스 알라모스 국립 연구소에서 다양한 응용 분야를 위해 처음 개발했습니다. 그러나 1990년대 초반이 되어서야 Metallgesellschaft와의 공동 프로젝트에서 고체 금속 조각의 분석을 위해 이 프로세스가 구현되었습니다. 이 프로젝트의 결과는 금속 스크랩의 원소 조성을 정확하게 결정하기 위한 이 공정의 실용적인 측면을 보여주었습니다. 그러나 그들의 프로젝트의 초점은 스크랩의 모든 요소에 대한 완전한 스펙트럼 분석이 아니라 매트릭스 요소의 식별에 있었습니다. 이 프로세스에는 많은 장점이 있지만 LIBS에는 한계가 있습니다. 가장 큰 단점은 펄스 레이저가 금속 표면에서 30옹스트롬 이하의 깊이만 관통할 수 있기 때문에 스크랩 표면에 페인트, 윤활제 또는 접착제가 없어야 한다는 것입니다.

스크랩의 표면을 비추기 위해 레이저 대신 X선을 사용할 수도 있습니다. X선 형광(XRF)은 합금 식별에 사용되었으며 휴대형 및 휴대용 기기의 여러 상용 장치가 이미 사용 가능합니다.



제조공정

  1. 연속 주강의 포함 및 검출
  2. 철강 및 2차 제강에 포함
  3. 인클루전, 인클루전 엔지니어링 및 청정강
  4. 수명 주기 평가 및 철강 지속 가능성
  5. 철광석 펠렛 및 펠릿화 공정 소개
  6. 재가열로 및 그 유형
  7. 스테인리스강 및 스테인리스강 등급의 종류
  8. 가공 공정 및 기술
  9. 다른 공구강 속성 및 등급
  10. 공구강 및 제조 방법 이해