아크로 공정에서 전류와 전압은 어떻게 관리됩니까? 용해 효율성과 안정성 최적화

본질적으로, 전기로(EAF)의 전류와 전압은 동적 피드백 시스템을 통해 관리됩니다. 주요 방법은 흑연 전극의 정밀한 물리적 움직임으로, 이는 목표 전류를 유지하기 위해 자동으로 올리거나 내리며, 퍼니스 변압기의 전압 설정 조정과 결합됩니다.

EAF 작동의 과제는 단순히 전력을 공급하는 것이 아니라 정밀하게 제어하는 것입니다. 전류와 전압 관리는 효율적인 용해를 위한 에너지 전달 극대화, 아크 안정성 유지, 퍼니스 장비 손상 방지 사이의 지속적인 균형 잡기입니다.

핵심 제어 메커니즘: 전극 조절

EAF 전력 관리의 핵심은 전극 조절 시스템입니다. 이는 공정을 안정적이고 효율적으로 유지하기 위해 지속적으로 작동하는 자동화된 폐쇄 루프 시스템입니다.

설정값 측정 및 비교

시스템은 세 가지 상(phase) 각각의 실제 전류와 전압을 지속적으로 측정합니다. 이 실시간 값은 용해 단계에 따라 퍼니스 작업자가 프로그래밍한 사전 결정된 "설정값"과 비교됩니다.

보정 조치로서의 전극 이동

측정된 전류가 설정값에서 벗어나면 레귤레이터는 즉시 조치를 취합니다. 이 조치는 전극 마스트의 물리적 이동입니다.

전류가 설정값보다 증가하면 아크 길이가 너무 짧아졌음(저항 감소)을 의미합니다. 레귤레이터는 전극을 올려 아크 길이를 늘리고 전류를 다시 낮춥니다.

반대로, 전류가 설정값보다 감소하면 아크가 너무 길어진 것입니다. 레귤레이터는 전극을 내려 간격을 줄이고 전류를 증가시킵니다.

아크의 물리학: 위치가 중요한 이유

전극 팁과 강철 스크랩(또는 용융 금속) 사이의 거리가 아크 길이입니다. 이 거리는 아크의 전기적 특성을 직접적으로 결정합니다.

더 짧은 아크는 전기 저항이 낮아져 주어진 전압에서 더 높은 전류가 흐르게 됩니다.

더 긴 아크는 저항이 높아져 전류가 감소합니다. 또한 유지되기 위해 더 높은 전압이 필요하며 더 많은 열을 방출하는데, 이는 멀리서 스크랩을 용해하는 데 유용합니다.

광범위한 전력 시스템의 역할

전극 움직임이 분 단위 제어를 제공하는 동안, 전반적인 전력 프로파일은 주요 전원 공급 장치 구성 요소에 의해 설정됩니다.

퍼니스 변압기: 전압 설정

퍼니스 변압기는 전압 관리를 위한 주요 도구입니다. 이는 용해 공정 중에 작업자가 다른 전압 레벨을 선택할 수 있도록 하는 부하 탭 변경기(OLTC)를 갖추고 있습니다.

더 높은 전압 탭은 차가운 스크랩 더미 속으로 파고들기 위한 길고 강력한 아크를 만드는 데 사용됩니다. 더 낮은 전압 탭은 액체 금속을 가열하기 위한 더 짧고 안정적인 아크를 만들기 위해 공정 후반에 사용됩니다.

직렬 리액터: 아크 안정성 보장

직렬 리액터는 본질적으로 회로에 배치된 대형 인덕터입니다. 그 목적은 임피던스를 추가하여 전기 시스템의 버퍼 또는 "충격 흡수 장치" 역할을 하는 것입니다.

이는 떨어지는 스크랩으로 인해 빈번한 단락이 발생할 수 있는 초기 관통 단계에서 매우 중요합니다. 리액터는 거친 전류 변동을 완화하여 아크를 안정화하고 전기 공급 시스템의 손상을 방지합니다.

상충 관계 이해

효과적인 EAF 제어는 경쟁하는 운영 우선순위를 관리하는 것입니다. "완벽한" 단일 설정은 없습니다.

용해 효율성 대 내화물 마모

고전압으로 생성된 길고 복사하는 아크는 열을 전달하고 스크랩을 빠르게 용해하는 데 매우 효과적입니다. 그러나 이 동일한 복사 에너지는 스크랩이나 거품 슬래그로 차폐되지 않으면 퍼니스의 내화물 라이닝 벽에 심각한 손상을 일으킬 수 있습니다.

전력 입력 대 아크 안정성

초기 용융 중에는 공정이 본질적으로 불안정합니다. 공격적인 고출력 프로그램은 용해 속도를 높일 수 있지만 더 빈번한 아크 소멸이나 단락으로 이어져 전반적인 효율성을 저하시킬 수 있습니다. 덜 공격적인 프로그램은 더 안정적이지만 느립니다.

속도 대 전극 소모

더 높은 전류와 전력 수준에서 작동하면 용해 속도가 증가합니다. 그러나 승화를 통해 비싼 흑연 전극의 소모도 증가시켜 운영 비용을 증가시킵니다.

목표에 맞는 올바른 선택

제어 전략은 즉각적인 목표에 따라 용해 주기 전반에 걸쳐 조정됩니다.

초기 관통에 중점을 두는 경우: 높은 전압 탭과 긴 아크 프로그램을 사용하여 위에서부터 차가운 스크랩 더미에 최대 에너지를 복사합니다.
퍼니스 벽 보호에 중점을 두는 경우: 복사 에너지를 흡수하는 깊고 거품이 많은 슬래그 관행으로 묻히고 차폐되는 더 짧은 아크를 사용합니다.
최종 과열에 중점을 두는 경우: 낮은 전압 탭과 매우 짧고 안정적인 아크를 사용하여 복사를 최소화하면서 용융된 강철 욕조로 에너지를 효율적으로 전달합니다.

궁극적으로 EAF 공정을 마스터한다는 것은 이러한 전기적 제어를 사용하여 적절한 시기에 적절한 목적으로 아크를 조작하는 것을 의미합니다.

요약표:

제어 측면	주요 메커니즘	주요 기능
전극 조절	전류 피드백 기반 자동 이동	아크 안정성 유지 및 편차 수정
퍼니스 변압기	전압 선택을 위한 부하 탭 변경기	다양한 용해 단계에 대한 전압 레벨 설정
직렬 리액터	회로에 임피던스 추가	전류 변동 완화 및 손상 방지
상충 관계	용해 속도, 내화물 마모 및 전극 소모 균형	운영 우선순위에 따른 효율성 최적화

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