용선의 입상화는 일체형 제철소에서 고로(BF)에서 생산된 과잉 용선이 제강 공장에서 소비되지 못할 때 이를 처리하는 방법이다. 이는 우수한 화학적·물리적 특성을 가진 고체 제품인 입상철(GI)을 생산하는 비용 효율적인 방법이다. GI는 선철과 유사한 좋은 화학적·물리적 특성을 가지며 제강용 주원료로 사용될 수 있다.
GI는 입상화되는 용선과 동일한 화학 조성을 가진다. GI에는 산화나 슬래그 포착이 없으며 금속 함량이 높다. 그림 1은 GI 조각들을 보여준다.
그림 1 입상철(Granulated Iron)
GI 플랜트는 제선 설비의 생산과 제강 설비의 용선 요구량 사이의 불일치를 해소한다. 두 설비 사이에 물류적으로 위치한다. 고로에서 나온 과잉 용선을 GI 플랜트로 우회시켜 GI를 생산한다. 이는 고로의 열풍량 감산 없이 GI를 생산할 수 있게 하며, GI는 전로(BOF)에서 쿨란트로 내부 원료로 사용하거나, 큐폴라, 유도로(IF), 전기로(EAF)용으로 외부 판매할 수 있다.
GI 플랜트는 고로 생산량에 맞춰 다양한 용량으로 건설·운영 가능하다. 선철 주조기(PCM)의 대안이지만 훨씬 높은 용량을 가진다. 심지어 쌍스트랜드 PCM도 선철 금형 내 용선 응고 시간으로 인해 용량이 제한된다. PCM은 복잡한 설계로 인해 빈번한 기계적 유지보수가 필요하다. GI는 선철과 동일한 특성을 가지면서 빈 시스템(bin system)으로 취급할 수 있다는 추가적 이점이 있다.
장비는 고로 생산 속도에 맞춰 대량의 용선을 입상화하도록 설계될 수 있다. 원리는 용선과 냉각수 사이의 열전달에 기반한다. 용선의 냉각 및 응고 중 방출되는 열은 냉각수로 전달되어 공정 밖으로 열을 가져간다.
철 입상화에 사용되는 장비는 표준 장비들이다.
용선 액적의 외부 표면은 분배기에서 물 표면으로 이동하는 경로 중, 물 표면을 관통하기 전에 응고된다. 반용융 상태의 액적 내부는 입자가 되어 물 표면에 부딪히며 물 속에서 이동을 시작하면서 담금질된다. 입자가 물에 충격할 때 약간 변형되지만 분열은 방지되어 미세분 생성을 막는다.
입상화 탱크 내 물 속에서 철 입자가 이동하는 동안 철의 열이 냉각수로 전달된다. 냉각수는 입자가 100℃ 이하 온도에 도달하도록 한다.
입상화 속도 100톤/시간 기준으로 용선에서 냉각수로 전달되는 열부하는 약 8 Mcal/초 범위이다. 수계 시스템은 이 규모의 열부하를 처리하도록 설계된다. 수계에서 열은 물에 분포되어 열 농도(열/부피 단위)가 증기 폭발의 임계 농도 미만이 되도록 한다.
입상화 탱크는 용선 스트림 분할로 형성된 액적과 물 표면에 대한 용선 스트림 충격 운동량을 수용할 충분한 물량을 보유한다.
물 탱크의 설계와 구조는 냉각된 GI 조각의 집배와 배출을 용이하게 한다. 공기-물 이젝터 시스템을 통상 냉각된 입상철 배출에 사용한다.
배출된 고체 GI는 탈수되어 컨베이어 벨트로 저장 구역으로 이송되어 출하를 위해 비축된다.
냉각수 처리 시스템은 용선이 가하는 대량의 열이 냉각수에 의해 제거되도록 정밀하게 균형 잡혀 있다. 수계는 보통 폐쇄 순환 공정 수계이다. 입상화 탱크 내 냉각수 흐름은 용선 이동 방향과 대향류이다. 탱크 내 흐르는 동안 물은 용선의 열을 흡수하여 가열된다. 가열된 물은 탱크에서 배출되어 수처리 시스템으로 되돌아간다. 회수된 고온 공정수는 냉각탑이나 열교환기에서 냉각된다.
용선 입상화 플랜트는 보통 완전 자동화되어 소수 인원으로 전체 조업 운영이 가능하다. 철 입상화 소요 시간은 보통 30~40초이며 공정 수율은 99% 이상이다. 이는 PCM에서 얻는 낮은 수율에 비해 좋은 개선이다.
GI는 일관된 물리적·화학적 특성을 가진다. 프라임 스크랩의 높은 금속 함량과 버진 철원의 낮은 잔류 원소 함량을 결합한다. 실용적 관점에서 높은 겉보기 밀도와 물리적 형상은 효율적인 자재 취급에 적합하다.
GI의 화학 조성은 용선과 동일하다. 대표적 분석: 탄소 4~4.5%, 실리콘 0.5~0.6%, 철 95~95.5%. 유해 원소(구리, 니켈, 몰리브덴, 주석)는 최대 0.05%까지.
GI는 압편된 구형에 가까운 작고 콤팩트한 형상으로 약 4톤/㎥의 높은 겉보기 밀도를 가진다. GI 크기는 8~25mm 범위이다. GI는 높은 안식각을 가져 효과적인 수송과 저장이 가능하다.
용선의 응고와 냉각 공정의 단순성, 표준 고로 처리량에 부합하는 높은 용량의 조합은 일체형 제철소에 철 입상화 공정 설치에 적합하게 만든다.
제조공정
주철과 주강의 차이는 무엇인가? 주조는 뛰어난 디자인 디테일 구현 능력으로 추가 가공과 조립이 필요 없는 경우가 많습니다. 금속과 합성물을 포함한 다양한 소재를 주조할 수 있지만, 특히 철과 강은 넓은 범위의 애플리케이션에 훌륭한 기계적 특성을 보입니다. 주철과 강은 표면상 비슷해 보일 수 있지만, 생산부터 적용까지 각각 뚜렷한 장단점이 있습니다. 이 장단점을 이해하고 적절히 선택하는 것이, 용서 없는 강도와 내구성과, 금세 광택을 잃고 파손되거나 변형된 부품 사이의 차이를 만듭니다. 탄소 함량이 주된 차이 철과 강은 모두 철
구상흑연주철 주물의 다양한 장점 구상흑연주철(Spheroidal Graphite Iron) 또는 노듈러 주철(Nodular Iron)로도 알려진 구상흑연주철은 독특한 미세조직 덕분에 높은 강도, 유연성, 내구성, 탄성을 나타내는 주철 그룹입니다. 주조된 구상흑연주철은 일반적으로 3% 이상의 탄소를 함유하며, 파손되지 않고 구부리거나 비틀거나 변형시킬 수 있습니다. 그 기계적 특성은 강철과 유사하며, 일반 주철의 특성을 훨씬 뛰어넘습니다. 구상흑연주철 주물은 용융된 구상흑연주철을 금형의 공동에 부어 냉각 및 응고시켜 모양을 만든 견고
