KR101488145B1 - 강의 용융 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 아크로 (EAF) 에서의 강의 용융 방법에 관한 것이다. EAF 에 핫 힐 (15) 이 제공된다. EAF 에 금속 스크랩 (16) 이 로딩된다. EAF 에서 금속 스크랩 (16) 이 용융된다. 본 발명에 따르면, 핫 힐의 표면을 초기에 넘어서는 금속 스크랩의 질량에 관련한 핫 힐 (15) 의 질량은 일정 최소치이다. 이 최소치는, 이론적인 열 균형 계산이 식에 정의된 바와 같이 적용되는 때에 응고됨이 없이 핫 힐로부터 취해질 수 있는 열과 핫 힐 (15) 의 표면을 넘어서 금속 스크랩을 용융시키는데 필요한 열과의 관계의 0.75 배이다.

Description

강의 용융 방법{A METHOD FOR MELTING STEEL}
본 발명은, 전기 아크로 (Electric Arc Furnace: EAF) 에서의 강의 용융 방법에 관한 것으로, 이 방법은
EAF 에 핫 힐 (hot heel) 을 제공하는 단계;
EAF 에 금속 스크랩을 로딩하는 단계; 및
EAF 에서 금속 스크랩을 용융시키는 단계를 포함한다.
EAF 제강은 매우 에너지-집약적인 프로세스이다. 이는 많은 양의 전기 및 화학 에너지를 소모한다. 핫 힐은 선행하는 용융 작업 이후에 노에 남아 있는 액체 강이다. 이러한 핫 힐은 실제적인 양상으로 인해 많은 전통적인 강 용융 프로세스에 남게 된다. 강 용융 프로세스가 완료되는 때에, 용융된 강은 전통적으로 단순히 노를 경사시킴으로써 장입 (charging) 되었고, 그럼으로써 용융된 강의 일부가 노의 지오메트리로 인해 남게 되었다. 핫 힐이 유지되는 또다른 이유는 노의 벽들에서의 너무 큰 온도 변동을 회피하기 위함이었다. 핫 힐의 긍정적인 효과는 또한 용융 프로세스를 위해 공급되는 전기 에너지가 저감될 수 있다는 것이다.
프로세스를 위한 최적의 조건을 제공하기 위해서는, 멜트 (melt) 의 교반을 제공하는 것이 유리하다. 이는, 교반없이는, 멜트가 정체되어 심각한 문제가 초래되기 때문이다. 불균일한 용융으로 인해 콜드 스팟 (cold spots) 이 발생한다. 소망의 강 품질을 달성하기 위해서는, 용융 시간 및 욕 (bath) 온도가 고른 (flat) 욕을 달성하도록 증가되어야 한다. 이는 많은 에너지 소모를 초래한다. 또한, 많은 피이스의 스크랩을 용융시키는데 오랜 시간이 걸린다. 높은 욕 온도 구배로 강 멜트의 심각한 열적 계층화 (stratification) 가 발생한다. 이러한 구배는 고르지 않은 반응 영역을 유발한다.
교반에 의해 이러한 문제 및 그와 관련된 문제가 제거될 수 있고 또한 적어도 저감될 수 있다. 교반을 위해 적용된 공지된 주요 기술들은 전자 교반 (EMS) 및 가스 교반이다. 가스 교반은 EMS 와 비교하여 몇가지 단점을 갖는다.
EMS 는 고형물 스크랩을 횡방향으로 이동시킬 수 있으나, 가스 교반의 경우에는 그렇지 않다. EMS 는 스크랩 용융에 대해 양호한 교반 효과를 갖는다. 가스 교반의 교반 효과는 장착되는 EAF 의 지오메트리의 불충분으로 인해 또한 제한된다. 가스 교반은 유지관리 및 작업 어려움으로 인해 신뢰성이 낮고, 바닥의 주입 홀이 막히는 위험을 수반한다. 용융된 강이 가스 주입 홀로부터 누설되는 것이 발생할 수도 있다.
효과적인 EMS 를 위하여는, 노 내용물의 실질적인 일부를 액체 상태가 되도록 하는 것이 필요하다. 전통적으로 적용되는 크기의 핫 힐에 의한 경우에는, 핫 힐에 스크랩이 장입되면 스크랩에 의한 냉각으로 인해 핫 힐의 적어도 일부가 응고되는 결과를 낳는다. 따라서 액체 상태의 비율이 전기로에 의한 가열로 인해 점차 증가해야 할 것이지만, EMS 의 효과적인 개시를 위해 액체 부분 (fraction) 이 충분히 많아지기 까지는 얼마간의 시간이 걸린다. 이는 프로세스의 많은 일부, 전형적으로는 전체 프로세스 시간의 약 40 내지 50% 가 지나가기 까지는 통상적으로 존재하지 않는다. 프로세스 시간은 용융된 강이 배출되기 까지 금속 스크랩에 의한 노의 초기 장입으로부터의 시간 간격을 통상적으로 의미하며, 이는 또한 본 출원에서도 그러하다.
그러므로 EMS 의 적용으로부터 얻어지는 이점은 단지 프로세스의 일부 동안에만 얻어진다.
종래기술의 예시적인 예가 가스 교반을 적용하는 강 용융 프로세스를 기재하고 있는 GB 2192446 A 에 개시되어 있다. 노는 이전의 장입물의 10 내지 30% 의 범위가 되도록 전술한 문헌에 언급된 제한된 크기의 핫 힐로 작동한다. 전술한 바와 같이, 이러한 제한된 핫 힐의 질량은 스크랩이 장입되는 때에 핫 힐의 일부의 응고를 회피하기에는 통상적으로 충분하지 않다. 그러므로, 프로세스의 초기 단계에서의 교반은 특히 EMS 를 사용하지 않는 때에 효과적이지 못하다.
DE 9422137 U1 은 또한 핫 힐이 이전의 프로세스 사이클로부터 유지되는 용융 프로세스를 개시하고 있다. 핫 힐의 질량은 규정되지 않으며, 만일 핫 힐이 통상적으로 존재하는 범위내의 질량을 갖는다면 핫 힐의 적어도 일부의 응고를 회피하기에는 충분하지 않게 될 것이다.
이와 같은 EMS 교반은 예컨대 GB 1601490 에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 당해 종류의 제강 프로세스를 개선하는 것이다. 더 특별하게는, 본 발명의 목적은 상기 프로세스를 위한 전기 에너지의 소모를 저감하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 프로세스의 대부분 중에, 바람직하게는 완전한 프로세스 중에 EMS 를 효과적으로 적용할 수 있게 하는 것이다.
이러한 목적은, 본 설명의 도입부에서 특정된 종류의 방법이 이하의 식에 따르는 양의 핫 힐을 제공하는 추가의 특정 단계를 포함하고 프로세스에 전자 교반 (Electromagnet Stirring: EMS) 이 적용됨으로써 달성된다:
Figure 112014058042514-pct00001
여기서, mh 는 제공된 핫 힐의 질량, ms 는 핫 힐의 표면을 넘어서는 초기에 로딩된 스크랩의 질량, Tm 은 스크랩의 용융 온도, Ts 는 스크랩의 로딩시의 스크랩의 온도, Th 는 스크랩의 로딩시의 핫 힐의 온도,
Figure 112014058042514-pct00002
는 스크랩의 비열 용량 (specific heat capacity),
Figure 112014058042514-pct00003
는 핫 힐의 비열 용량, Q 는 스크랩을 위한 특정 멜트 히트 (specific melt heat), 및 R 은 적어도 0.75 인 계수임.
"핫 힐" 이라는 용어는 이전의 프로세스에서의 배출 이후에 노 안에 남아있는 액체 강을 통상적으로 의미한다. 이는 또한 본 출원에서도 이러한 용어로 이해된다. 그러나, 본 출원에서 이 용어는 어디에서 나오는지에 상관없이 노 안에 존재하는 액체 금속의 양으로서 이해되어야 한다. 따라서 본 출원에서 "핫 힐" 이라는 용어는 선행 프로세스로부터의 액체 강에 또는 심지어는 선행 프로세스로부터의 액체 강 대신에 부가물로서 노에 초기에 공급되는 임의의 액체 강을 포함한다.
상기 식은 존재하는 열적 조건에 의존하여 강의 질량에 관련한 핫 힐의 질량에 대한 최소치를 특정한다. 상기 식에 따른 최소치는, 통상적으로 존재하는 크기의 핫 힐에 의해 가능한 것보다 프로세스에 있어서 더 이른 단계에서 EMS 의 효과적인 적용을 허용하는 충분한 양의 액체 상태를 달성하기에 충분히 큰 핫 힐 질량을 나타낸다. 그러므로 EMS 의 이점은 전체 프로세스 시간의 훨씬 더 많은 부분 동안에 얻어지며, 결과적으로 전기 에너지 소모와 관련하여 프로세스가 더 효과적으로 된다.
상기 식은, 한편으로는 용융 온도까지 핫 힐의 표면을 넘어서 스크랩의 질량을 용융시키는데 필요한 열과 다른 한편으로는 응고됨이 없이 핫 힐로부터 취해질 수 있는 열과의 열 균형의 계산에 기반한다. R = 1 일때에 이론적인 평형이 발생한다.
그러나, 실제적으로 이론적인 평형은 프로세스의 초기 일부중에 어떠한 일이 발생했는지를 정확히 반영하지 못하고, 오히려 개략적인 참고로서 간주된다. 이 단계에서 프로세스에 영향을 미치는 요인들이 있는데, 이는 열 균형에도 불구하고 응고를 유발한다. 이러한 관점에서 가장 중요한 것은 핫 힐로부터 스크랩으로의 열 전달이 균일하지 않다는 사실이다. 따라서 핫 힐의 얼마간의 일부는 다른 것들보다 더 초기에 냉각될 수도 있다. 그러므로 핫 힐의 고르지 않은 냉각은 이론적으로는 액체 상태로 유지하기에 충분한 양의 존재에도 불구하고 핫 힐의 일부가 응고하는 결과를 낳는다.
다른 요인들은 반대의 효과를 갖는다. 전기 아크는 프로세스의 시작시에 이미 점화된다. 그러므로 핫 힐의 열 포텐셜에 부가되는 연속적인 열 공급이 제공된다. 이러한 효과를 고려하면, 열 균형은 핫 힐의 응고를 방지하는 방향으로 영향을 받는다. 따라서 이러한 효과는 핫 힐이 심지어 1 미만의 R 값에 대해서도 액체 상태로 유지된다는 것을 의미한다.
이들 두 효과의 합은 시간 의존적이며 또한 여러가지의 우세한 조건들에 따른다. 그러므로 계산하는 것이 어려우며 용이하게 일반화될 수 없다. 본 발명의 일반적인 설명을 위해 특정된 최소치 R=0.75 는 상기의 제 2 의 영향이 가장 큰 비중으로 주어지고 제 1 의 영향이 작다는 조건을 나타낸다. 초기 단계중에 열 균형과 관련한 최적의 프로세스 조건을 위하여 이 R 값은 핫 힐을 액체 상태로 유지하기에 충분해야 한다. 핫 힐에서 얼마간의 약간 국부적으로 응고된 스팟이 발생할 수도 있으나, 이는 EMS 의 효과를 현저하게 저감시키는 정도는 아니다.
종래기술에 따르는 것보다 더 이른 단계에서 EMS 가 적용될 수 있는 본 발명에 따른 방법을 통해, 많은 이점들이 얻어진다:
- 종래기술에 따르는 것보다 전체 작업 사이클 또는 전체 작업 사이클의 적어도 대부분 동안에 효율적인 스크랩 용융을 통해 에너지가 크게 절감된다.
- 철 및 합금의 수율이 증가된다.
- 더 짧아진 작업 시간 (tap to tap times) 을 통해 생산성이 증가된다.
- EMS 와 함께 핫 힐을 완전하게 사용하는 이점에 의해 산소 소모가 저감된다.
- 탭 홀 (tap hole) 의 마모가 저감된다.
- 보다 적은 스크랩 이동으로 인해 전극 소모가 저감된다.
- 전극 파괴의 위험이 저감된다.
- 보다 높은 전력 투입이 초기 단계에서 적용될 수 있다.
- 아크 안정성이 향상된다.
- 파워 온 (power on) 시간이 저감된다.
- 슬래그의 캐리 오버 (carry over) 가 방지된다.
- 종점 (end point) 제어 정확도 및 신뢰도가 향상된다.
- 슬래그 제거를 위해 슬래그 도어에 슬래그를 밀기 위한 EMS 슬래그 위치
- 슬래그-금속 계면 반응시간이 더 길어지고 반응영역이 균일하다.
- 용융 효율 및 욕 균질화가 증가된다.
- 프로세스 사이클 시간이 더 단축된다.
바람직한 실시형태에 따르면, R 은 적어도 1 이다.
이 실시형태는 핫 힐의 최소 상대 질량이 그 가장 일반화된 형태로 본 발명을 위해 특정된 것보다 얼마간 더 크다는 것을 의미한다. 전술한 바와 같이 R=1 은 각각 핫 힐과 스크랩의 열 함량만을 고려할 때의 열 평형을 나타낸다. 그러므로 이 실시형태는 핫 힐의 일부의 응고를 회피하는 것과 관련하여 더 안전하고, 또한, 핫 힐의 비균질 냉각의 효과와 전기 아크에 의해 공급된 열의 효과가 서로 대략적으로 균형을 이룬다는 추정에 근거한다. 따라서 EMS 에 의한 이점으로부터 이익을 얻는데 더 높은 확실도가 생긴다.
또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, R 은 적어도 1.2 이다.
이 실시형태는, 핫 힐의 이론적인 열 함량이 핫 힐을 액체로 유지하기에 이론적으로 필요한 것보다 20% 더 크기 때문에, 핫 힐에서의 응고의 위험에 대해 여전히 큰 마진을 제공한다. 심지어 비균질 응고의 효과가 전기 아크로부터의 열 공급의 효과와 비교하여 우세할 수도 있는 경우에서도, 핫 힐은 실질적으로 액체로 남게 된다.
또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 핫 힐의 질량은 본 발명에 따라 특정된 최소치의 1.5배 미만이다.
최소의 핫 힐의 존재는 핫 힐을 액체로 유지하기 위해 규정된다. 그러나, 핫 힐 표면을 넘어서 스크랩의 질량에 관련하여 이 최소치보다 훨씬 더 큰 핫 힐을 갖도록 하는 것은 필요하지 않다. 반대로, 너무 많은 핫 힐은 에너지 낭비이다. 핫 힐의 상대량을 제한함으로써, 프로세스의 생산성이 고려되고, 그러므로 이 실시형태에 따른 상한은 생산성 관점에서 유리하다.
핫 힐의 최소 질량이 R=0.75 로 규정된 실시형태에 대하여, 이 실시형태에 따른 최대 질량은 1.125 보다 작은 R 에 의해 규정된다. Rmin 이 각각 1 및 1.2 인 실시형태들에 대하여, 대응하는 Rmax 는 각각 1.5 및 1.8 이다.
또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, EMS 의 개시는, 적어도, 전체 용융 프로세스의 20% 가 지나기 이전이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 중요한 양태중의 하나는 프로세스의 더 이른 단계에서 EMS 의 적용을 허용하고, 그럼으로써 더 오랜 기간동안에 EMS 의 이점을 얻는다는 것이다. 이 실시형태에 의하면, EMS 가 적용될 수 없는 기간이 종래기술에 따른 것보다 절반 미만으로 줄어든다.
또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, EMS 의 개시는, 적어도, 전체 용융 프로세스의 10% 가 지나기 이전이다. 따라서 이 실시형태에 따른 EMS 의 적용 시간이 여전히 추가로 증가되고, 그럼으로써 그러한 교반과 관련한 이점이 증가한다.
또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, EMS의 개시는, 적어도, 전체 용융 시간의 2% 가 지나기 이전이다. 이는, EMS 가 실제적으로 프로세스의 매우 초기로부터 개시된다는 것을 의미하는데, 이는 특히 유리하다.
또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 핫 힐의 질량 및 핫 메탈 챠지 (hot metal charge) 의 질량은 합해서 프로세스의 끝에서 노 안의 강의 총 질량의 적어도 30% 이다.
이는 효과적인 EMS 조건을 제공하기 위해 노 안에서 액체 상의 강의 충분한 양을 보장하기 위한 또 다른 기준이다. 이 기준에 의하면, 또한 노 내용물의 열 균형에 영향을 미치는 또 다른 효과들, 즉 핫 힐의 표면 위에 초기에 있는 스크랩 질량의 효과, 멀티-버킷 (multi-bucket) 장입이 활용되는 경우의 프로세스중에 또 다른 스크랩을 나중에 장입하는 효과, 및 용융 프로세스중에 핫 메탈, 예컨대 액체 금속을 공급하는 효과가 고려된다.
또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 핫 힐의 질량 및 핫 메탈 챠지의 질량은 프로세스의 임의의 단계에서 노 안의 강의 총 질량의 적어도 30% 이다.
이 실시형태는 EMS 가 완전한 프로세스중에 충분하게 작동하는 것을 보장하는데 추가로 기여한다.
또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 핫 힐의 질량 및 핫 메탈 챠지의 질량은 합해서 프로세스의 끝에서 노 안의 강의 총 질량의 60% 미만이다.
그럼으로써 효율적인 생산성을 나타내는 것 이상인 핫 힐의 양을 회피하기 위해 핫 힐의 상한에 대해 초기 장입후에 첨가되는 욕의 성분들의 영향에 관련된 기준이 고려된다.
또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 핫 힐의 질량 및 핫 메탈 챠지의 질량은 프로세스의 임의의 단계에서 노 안의 강의 총 질량의 60% 미만이다.
이 실시형태는, 상응하여, 핫 힐의 질량을 효율적인 생산성을 유지하도록 제한하는데 추가로 기여한다.
또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 핫 힐에 초기에 공급된 스크랩에서의 피이스들 (pieces) 의 크기 분포가 판정된다.
핫 힐의 표면 아래에 있는 스크랩의 질량은 스크랩의 구조에 따른다. 스크랩에서의 피이스들의 불규칙한 형상 및 상이한 크기로 인해, 피이스들 사이에 많은 보이드가 생겨서 그러한 보이드들을 포함하는 전체 밀도가 그러한 스크랩 피이스들의 밀도보다 훨씬 더 낮아지게 된다. 이 밀도는 통상 2 내지 3 kg/dm3 이다. 따라서 이는 본 발명에 따른 기준을 만족시키기 위하여 필요한 핫 힐의 질량을 계산하는 때에 척도로서 사용될 수 있다. 스크랩에서의 피이스들의 크기 분포를 판정함으로써, 전체적인 스크랩 밀도는 더 정확하게 평가될 수 있다. 그럼으로써 핫 힐의 질량에 대한 기준은 증가된 정확도를 가지며, 결과적으로, 한편으로는 EMS 를 위한 충분한 핫 힐 질량을 보장하는 것 그리고 다른 한편으로는 생산성에 관하여 너무 많은 핫 힐을 회피하는 것과 관련하여 최적의 핫 힐 질량을 제공하는 가능성이 더 양호해진다.
스크랩에서의 피이스들의 크기를 판정하는 것은 모든 피이스 또는 단지 피이스들중 대표적으로 선택된 피이스의 크기를 판정하는 것을 포함할 수도 있다.
크기 분포는 또한 핫 힐로부터 스크랩으로의 열 전달에도 영향을 미친다. 스크랩에서의 피이스들이 많을수록, 열 전달은 더 느려진다. 크기 분포의 지식에 의해, 또한 이 효과는 핫 힐의 최적의 질량을 판정하는 때에 고려될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 스크랩에서의 피이스들의 지오메트리 (geometry) 가 판정된다.
이는, 전체 스크랩 밀도의 더 정확한 값을 평가하는데 추가로 기여하며, 또한 열 전달의 강도에 영향을 미치며, 결과적으로 바로 앞에서 언급한 종류의 이점을 갖는다. 또한 지오메트리의 판정시에는, 각각의 피이스에 대하여 또는 단지 피이스들중 대표적으로 선택된 피이스에 대하여만 판정을 행할 수 있다.
본 발명의 전술한 바람직한 실시형태들은 종속항에 특정되어 있다. 물론 또 다른 바람직한 실시형태들이 전술한 바람직한 실시형태들의 임의의 가능한 조합에 의해 그리고 이들과 후술하는 실시예들의 설명에서 언급되는 특징들의 임의의 가능한 조합에 의해 구성될 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들의 상세한 설명을 통해 그리고 첨부도면과 관련하여 본 발명을 추가로 설명한다.
도 1a 내지 도 1e 는 본 발명에 따른 방법에 적합한 EAF 의 측면도 (도 1a 내지 1c 및 1e) 및 평면도 (도 1d) 를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2a 내지 도 2b 는 종래기술의 용융 프로세스에 비교하여 본 발명에 따른 프로세스의 일 실시형태에 따른 EAF 용융 프로세스에서 스크랩의 용융중의 시간의 함수로서 전력 소모 (도 2a) 및 산소 공급 유동 (도 2b) 을 다이어그램으로 나타낸 것이다.
도 1a 내지 도 1e 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 EAF 용융 프로세스의 상이한 단계들 동안의 전기 아크로를 나타내고 있다. EAF (10) 는 전자 교반기 (EMS: 11) 를 포함한다. 전극 (12) 에 작동 연결된 전력 공급 시스템 (13), 및 제어를 위해 전력 공급 시스템 (13) 및 EMS 에 작동 연결된 프로세스 및 제어 디바이스 (14: 도 1a 에만 도시됨) 가 제공된다.
프로세스 및 제어 디바이스 (14) 를 통해, 핫 힐의 질량을 판정하는 식에서의 파라미터를 위한 저장된 그리고 측정된 값들에 근거하여 핫 힐의 적절한 질량이 계산될 수 있다. 핫 힐은, 전체적으로 또는 적어도 대부분은, 이전의 프로세스 사이클의 배출후에 노 안에 남아있는 멜트에 의해 형성된다. 그러므로, 바람직하게는, 적절한 핫 힐 질량의 계산은 이전의 용융 프로세스의 배출 직전에 이미 행해진다.
도 1a 는 이전의 프로세스 사이클로부터 핫 힐 (15) 이 EAF (10) 에 남아있는 아크 점화 단계를 도시한 것으로, 즉 용융된 금속 스크랩이 이전의 프로세스 사이클에서 비워지는 때에는, 제어된 양의 용융 금속 스크랩, 즉 핫 힐 (15) 이 이후의 용융 사이클을 위해 EAF 에 남게 된다. 또한, 제어된 양의 고형물 금속 스크랩이 EAF (10) 에 로딩된다. 스크랩과 전극들 (12) 사이의 아크가 점화된다.
도 1b 는 금속 스크랩 (16) 으로 추가로 아래로 침입하면서 전극들 (12) 이 고형물 금속 스크랩 (16) 을 용융시키는 보링 (boring) 단계를 도시한 것이다. 이제 멜트는 핫 힐 (15) 과 얼마간의 용융된 스크랩으로 이루어진다. 프로세스의 개시로부터 약 6 내지 12 분 사이에 발생하는 아크 점화 및 보링 단계 동안의 전기력 소모 및 산소 공급 유동은 도 2a-b 에 도시되어 있다.
다음으로, 선택적인 핫 메탈 챠지가 수행된다. 여기서, 용융된 금속은 제강 설비 (미도시) 로부터 EAF 에 공급된다. 핫 메탈 챠지는 프로세스의 개시로부터 약 12 내지 17 분 사이에 발생한다. 전극 (12) 에는 전력이 공급되지 않고, EAF (10) 에는 산소가 공급되지 않는다.
이후에, 주 용융 프로세스가 도 1c-d 에 도시된 바와 같이 수행되는데, 이 동안에는 전력 및 산소 공급 유동이 최대이다. 다음으로, 멜트를 탭핑 온도까지 가열하는데 더 적은 파워를 갖고서 도 1e 에 도시된 바와 같이 선택적인 정련 단계가 수행된다. 주 용융 및 정련 단계는 사이클 개시로부터 약 17 내지 37 분 사이에 발생하는데, 이 동안에는 전력이 단계적으로 감소된다. EAF 용융 프로세스 사이클은, 다음의 용융 사이클에 필요한 핫 힐을 제외하고는, 용융된 금속 스크랩의 비우기와 함께 종결된다.
도 2a 는, 다이어그램의 분획된 부분들의 하부 및 상부 라인들에 의해 각각 나타낸, 종래기술의 용융 프로세스의 전력 소모에 비교한 본 발명에 따른 EAF 용융 프로세스 동안의 전력 소모의 다이어그램이다. 유사하게, 도 2b 는 종래기술의 용융 프로세스의 산소 공급 유동에 비교한 본 발명에 따른 EAF 용융 프로세스 동안의 산소 공급 유동의 다이어그램이다.

Claims (13)

  1. 전기 아크로 (Electric Arc Furnace: EAF) 에서의 강의 용융 방법으로서, 상기 방법은
    상기 EAF 에 핫 힐 (hot heel; 15) 을 제공하는 단계;
    상기 EAF 에 금속 스크랩 (16) 을 로딩하는 단계; 및
    상기 EAF 에서 상기 금속 스크랩 (16) 을 용융시키는 단계
    를 포함하고,
    제공된 상기 핫 힐 (15) 의 질량 (mass) 은 이하의 식에 따르고,
    프로세스에 전자 교반 (EMS: 11) 이 적용되고,
    제공된 핫 힐의 질량은 식의 파라미터들에 대한 저장된 그리고 측정된 값들에 근거하여 프로세스 및 제어 디바이스 (14) 를 통해 계산되는 강의 용융 방법:
    Figure 112014058071606-pct00013

    여기서, mh 는 제공된 핫 힐의 질량, ms 는 핫 힐의 표면을 넘어서는 초기에 로딩된 스크랩의 질량, Tm 은 스크랩의 용융 온도, Ts 는 스크랩의 로딩시의 스크랩의 온도, Th 는 스크랩의 로딩시의 핫 힐의 온도,
    Figure 112014058071606-pct00014
    는 스크랩의 비열 용량 (specific heat capacity),
    Figure 112014058071606-pct00015
    는 핫 힐의 비열 용량, Q 는 스크랩을 위한 특정 멜트 히트 (specific melt heat), 및 R 은 적어도 0.75 인 계수임.
  2. 제 1 항에 있어서,
    R 은 적어도 1 인 것을 특징으로 하는 강의 용융 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    R 은 적어도 1.2 인 것을 특징으로 하는 강의 용융 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 핫 힐 (15) 의 최대 질량은, R 에 의해 특정되는 핫 힐 (15) 의 최소 질량의 1.5 배 미만인 것을 특징으로 하는 강의 용융 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 EMS (11) 의 개시는, 적어도, 전체 용융 프로세스의 20% 가 지나기 이전인 것을 특징으로 하는 강의 용융 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 EMS (11) 의 개시는, 적어도, 전체 용융 프로세스의 10% 가 지나기 이전인 것을 특징으로 하는 강의 용융 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 EMS (11) 의 개시는, 적어도, 전체 용융 시간의 2% 가 지나기 이전인 것을 특징으로 하는 강의 용융 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 핫 힐의 질량 및 핫 메탈 챠지 (hot metal charge) 의 질량은 합해서 프로세스의 끝에서 상기 노의 강의 총 질량의 적어도 30% 인 것을 특징으로 하는 강의 용융 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 핫 힐의 질량 및 상기 핫 메탈 챠지의 질량은 합해서 프로세스의 임의의 단계에서 상기 노의 강의 총 질량의 적어도 30% 인 것을 특징으로 하는 강의 용융 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 핫 힐의 질량 및 핫 메탈 챠지의 질량은 합해서 프로세스의 끝에서 상기 노의 강의 총 질량의 60% 미만인 것을 특징으로 하는 강의 용융 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 핫 힐의 질량 및 상기 핫 메탈 챠지의 질량은 프로세스의 임의의 단계에서 상기 노의 강의 총 질량의 60% 미만인 것을 특징으로 하는 강의 용융 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 핫 힐에 초기에 공급된 상기 스크랩에서의 피이스들 (pieces) 의 크기 분포가 판정되는 (determined) 것을 특징으로 하는 강의 용융 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 스크랩에서의 피이스들의 지오메트리 (geometry) 가 판정되는 것을 특징으로 하는 강의 용융 방법.
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