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미국 주변의 기술, 기술, 개체의 역사
전기 아크로. 발명과 생산의 역사
야금의 전체 역사는 금속의 물리적 및 기계적 특성을 개선하기 위한 품질 투쟁입니다. 그리고 품질의 핵심은 화학적 순도입니다. 황, 인, 비소, 산소 및 기타 원소의 작은 불순물조차도 금속의 강도와 연성을 급격히 손상시켜 부서지기 쉽고 약하게 만듭니다. 그리고 이러한 모든 불순물은 광석과 코크스에서 발견되며 제거하기 어렵습니다. 용광로와 노천로에서 제련하는 동안 불순물의 주요 부분은 슬래그로 변환되어 금속에서 제거됩니다. 그러나 동일한 용광로와 노천로에서는 가연성 가스의 유해한 원소가 금속에 들어가 그 특성이 악화됩니다. 전류를 사용하여 금속과 그 합금을 얻는 야금의 한 분야 인 전기 야금은 정말 고품질의 강철을 얻는 데 도움이되었습니다. 이것은 철강 제련뿐만 아니라 금속의 전기 분해, 특히 용융 알루미나에서 알루미늄 추출과 같은 용융 염에도 적용됩니다.
합금된 고품질 강철의 대부분은 전기 아크로에서 제련됩니다. 아크 강철 용융로 및 플라즈마 아크로(PAF)에서는 공기, 용융 물질의 증기, 불활성 대기 또는 기타 플라즈마 형성 매체에서 발생하는 아크 방전의 에너지 변환으로 인해 열이 발생합니다. 용광로의 일반 이론에 따르면 M.A. Glinkov 아크 제련 및 플라즈마 아크로는 공정 영역 경계, 즉 액체 금속 욕조 거울에서 에너지 조건이 전기 아크 및 내화물을 생성하기 때문에 방사선 작동 모드가 있는 열 교환로입니다. 작업 공간의 안감. 또한 아크 강철 제련로에서 수직으로 배열된 흑연 전극은 전극의 직경과 전기 체제의 매개변수에 따라 달라지는 불균일한 아크 방사를 생성합니다. 아크, 작업 공간의 표면과 금속 사이의 열 교환 조건, 아크 방전의 전기 물리학적 프로세스의 특징, 에너지 및 전기 모드, 용융 시작부터 아크로의 전체 용융에 따라 고체 금속의 전하를 액체 금속의 배수 단계로 나눈다. 용융이 시작되기 전에 용광로의 돔형 지붕을 들어 올려 한쪽으로 치우고 충전재를 위에서 용광로에 적재합니다. 그런 다음 금고를 제자리에 놓고 구멍을 통해 전극을 용광로로 내리고 전류를 켭니다. 주철, 고철 및 기타 재료가 빠르게 녹기 시작합니다. 전하가 녹으면서 전극 아래와 그 주변에 "우물"이 형성되어 아크와 전극이 낮아집니다. 아크의 "폐쇄" 연소 단계가 발생합니다. "우물"에서 전하의 용융이 발생하면 아래에서 전하의 인근 층으로의 복사열 전달 및 축적된 액체 금속 층을 통한 열 전도에 의해 난로에. 라이닝에 의해 축적된 열로 인해 작업 공간 주변의 냉전하가 가열됩니다. 이 경우 라이닝 내부 표면의 온도는 1800-1900에서 900-1000 Kelvin으로 집중적으로 감소합니다. 이 단계에서 작업 공간의 안감은 아크 방사선으로부터 차폐되므로 용광로 변압기의 전기적 기능을 고려하여 최대 화력을 제공하는 것이 좋습니다. 침전된 액체 금속의 양이 고체 전하 조각 사이의 공극을 채우기에 충분할 때 전기 아크가 열리고 금속 욕조의 거울 위에서 연소하기 시작합니다. 벽과 지붕의 안감에 아크의 강렬한 직접 복사가 있는 아크의 "열린" 연소 단계가 옵니다. 온도는 분당 30-100도의 속도로 상승합니다. 라이닝의 열 수용 능력에 따라 아크의 전력을 줄이는 것이 필요합니다.
현대식 아크 강철 용광로는 산업 주파수의 40상 전류에서 작동합니다. 직접 아크로에서 전기 아크는 45개의 수직 흑연 전극과 금속 사이에서 발생합니다. 아크 강철 용광로의 라이닝 케이싱은 구형입니다. 작업 공간은 위에서부터 돔형 금고로 덮여 있습니다. 케이싱은 용광로를 기울이기 위한 유압식(드물게는 전기기계식) 메커니즘이 있는 지지 구조물에 장착됩니다. 금속을 배출하기 위해 용광로는 슬래그를 다운로드하기 위해 10-15도 기울입니다-XNUMX-XNUMX도 (다른 방향으로). 용광로에는 지붕을 들어 올리고 돌리는 메커니즘이 장착되어 있습니다. 용광로 상단을 통해 전하를 적재하고, 전극을 이동하며, 아크의 길이를 변경하고 용광로에 도입되는 전력을 제어할 수 있습니다. 대형 용광로는 욕조에서 액체 금속의 전자기 혼합 장치, 용광로 가스 제거 및 청소 시스템을 갖추고 있습니다.
국내 플라즈마 아크로의 용량은 0,5 ~ 200톤, 전력은 0,63 ~ 125MW입니다. 강력하고 초강력 플라즈마 아크 용광로의 현재 강도는 50-100kA에 이릅니다. 기술 공정 및 슬래그 구성에 따라 플라즈마 아크 용광로의 라이닝은 산성(성형 주조용 강 제련 시) 또는 염기성(주괴용 강 제련 시)이 될 수 있습니다.
다양한 아크 가열 제련 욕 용광로로서 내화 라이닝이 있는 플라즈마 아크 용광로 설계의 특징은 하나 이상의 DC 플라즈마 토치와 하단 전극 - 양극이 있다는 것입니다. 플라즈마 형성 가스의 분위기를 보존하기 위해 플라즈마 아크 용광로의 작업 공간은 특수 밀봉을 사용하여 밀봉됩니다. 노상에 수냉식 전극이 있으면 폭발 위험이 있으므로 플라즈마 아크로에는 노상 라이닝의 상태를 모니터링하는 시스템과 노상 전극이 액체로 녹는 것에 대한 경보 경고가 장착되어 있습니다. 금속. 현재 내화 라이닝이 있는 플라즈마 아크로는 0,25~30톤의 용량과 0,2~25MW의 전력으로 가동되고 있습니다. 최대 전류 강도는 최대 10kA입니다. 두 유형의 용광로에서 가장 에너지 집약적인 용융 기간은 용융 기간입니다. 그러면 총 에너지 소비량의 최대 80%가 소비되며 대부분 전기입니다. 채택된 전기 강철 제련 기술에 따라 전체 용융 시간은 1,5-5시간이 될 수 있습니다. 아크 강철 용광로의 전기 효율은 0,9-0,95이고 열효율은 0,65-0,7입니다. 전기 에너지의 특정 소비량은 톤당 450-700kWh이며, 대형 아크 제강 용광로의 비열 방출 표면 감소로 인해 감소합니다. 플라즈마 아크 용광로의 속도는 더 낮습니다. 그들의 전기 효율은 0,75-0,85입니다. 이는 플라즈마 아크가 형성되는 동안 플라즈마 토치의 추가 손실 때문입니다. 수냉식 구조 요소에 추가 손실이 있기 때문에 열은 약 0,6입니다. 플라즈마 아크로 작동의 특징은 고가의 플라즈마 형성 가스를 사용하므로 배기 가스 재생 시스템의 생성과 기술적으로 허용되는 저렴한 가스 혼합물의 사용이 필요합니다. 1980년대 후반에 전기 아크로에서 금속을 바닥(난로를 통해) 태핑하는 성공적인 개발과 관련하여 철강 제조의 새로운 기회가 나타났습니다. 이러한 배기 시스템은 예를 들어 Oberhausen(독일)에 있는 Thyssenstahl 공장의 철강 제련소, Friedriksferk(덴마크) 공장의 100톤 용광로 등에 성공적으로 구현되었습니다. 예를 들어 덴마크 100톤 단위와 같이 꽤 오랜 시간이 걸립니다. 2분 이상 지속되지 않는 용융물이 방출되면 용광로가 10-15도(기존 장치의 경우)가 아닌 40-45도만 기울어집니다. 이를 통해 내화 벽 라이닝을 수냉식 패널로 거의 완전히 교체하고 다양한 재료 및 전기 소비를 대폭 줄이고 용광로 슬래그를 완전히 차단할 수 있습니다. 언뜻 보기에 놀랍게 보일지 모르지만 현대식 초고출력 아크 강철 용광로는 개방형 노상 용광로보다 비에너지 소비량이 훨씬 적습니다. 또한 노천로의 제철소 작업은 전로나 전기제련소의 작업보다 훨씬 힘들고 고된 작업이다. 저자: Musskiy S.A.
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