제강과정에서 수직형로를 통한 설계(국민대 신소재공학과)

소개

철을 용해하고 제강슬래그-용강간 평형반응에 대한 실험을 하고자 한다. (목표온도 1600℃) 수직형의 로를 사용하여 실험하고자 할 때 시스템을 설계한다.

목차

●배경지식
<제선 공정(Ironmaking)>
<제강 공정(Steelmaking)>
<고온 열플라즈마>
<고온 열플라즈마 형성가스>
<수직형의 로의 특징>
<전기로 제강법>
<2차 정련 설비 종류>
●설계

본문내용

철을 용해하고 제강슬래그-용강간 평형반응에 대한 실험을 하고자 한다. (목표온도 1600℃) 수직형의 로를 사용하여 실험하고자 할 때 시스템을 설계하시오.



●배경지식

<제선 공정(Ironmaking)>
철광석과 코크스를(그 외에 여러가지가 들어가지만 대표적으로) 혼합하여 고로에 투입하여 불을 붙이면 코크스가 타면서 고열을 발생 철광석을 녹여 선철이라는 모든 철강제의 가장 기초적 쇠를 만드는 공정
주 설비 : 고로(Blast Furanace)
원료 : 철광석(Fe oxide), Cokes, 석회석
산물 : 용선(molten iron) + 슬래그(slag)

<제강 공정(Steelmaking)>
용선중에 포함되어 있는 불순물을 제거하여 용강을 제조학 필요한 합금성분을 첨가하는 공정
원료 : 용선 + 철 스크랩
산물 : 용강(molten steel)

<고온 열플라즈마>
플라즈마는 전기적으로 중성이나 양성과 음성으로 하전된 입자에 의해 전도도를 띄고 전자장에 민감한 반응을 보인다. 따라서 전자장을 이용하여 플라즈마의 제어가 가능하다. 완전한 이온화는 온도가 몇 백만도, 즉 핵융합시에 가능하며 이때의 플라즈마를 완전 평형에 있다고 가정하여 CTE(=Complete Thermodynamic Equilibrium)라고 할 수 있다. 전자의 온도는 중성자 혹은 무거운 입자보다 높은데 그 이유는 전장에서 받아들여진 전자에너지가 충돌에 의해 무거운 입자에 전달되기 때문이다. 현재 산업공정 등에 사용되는 플라즈마는 통상 고온 열플라즈마(thermal Plasma 혹은 hot Plasma)로 분자, 원자, 분자 혹은 원자이온과 자유전자로 구성되고 그 이온화율은 높지 않으나 온도는 보통 10,000～20,000 oK에 달한다.

참고자료

· 1) 금속공학개론
· 2) http://www.heaternet.com/
· 3) http://www.posco.com/　
· 4) 국민대 신소재 공학부 - 신소재 공정개론 수업 첨부물(정우광 교수님)
· 5) 박현서.김형진, Plasma Energy에 관한 기초지식, 삼성중공업(주) 중앙연구소
· 6) Bernie M.Penetrante, Non thermal plasma techniques for pollution control(part B),
· Springer-Verlag.
· 7) Akira Yamamoto, Plasma Slagging Treatment of MSW Incineration Ashes, 산업폐기물 소재화 연구센터 심포지움 자료집