電気炉の溶解プロセスとは？効率的な金属生産への完全ガイド

電気アーク炉（EAF）の溶解プロセスでは、高電圧の電気アークを使用して、金属スクラップやその他の原材料を溶解するのに必要な熱を発生させます。このプロセスは、その効率性と柔軟性により、鉄鋼業界で広く使用されています。主な工程は、炉に原料を投入し、アークを発生させて熱を発生させ、原料を溶かし、溶けた金属を精錬し、最後に炉をたたいて溶けた金属を鋳型に流し込む。このプロセスは、電圧、電極の深さ、不純物の有無などの要因に影響される。さらに管状炉は、EAFの溶融プロセスには直接関係しないが、ある種の準備工程や補助工程に関係することがある。

キーポイントの説明

炉の充電:
- 電気アーク炉には原料が装入され、通常は金属スクラップ、鉄鉱石、直接還元鉄（DRI）などが装入される。原料はルーフまたはサイドドアから炉に装入される。
- 適切な装入は、効率的な溶解を確保し、炉のライニングの損傷を避けるために極めて重要である。
アークの開始:
- 炉が装入されると、電極が炉内に下ろされ、電極と装入された材料との間で電気アークが発生する。アークは高熱を発生させ、金属を溶かすのに十分な最高温度3,000℃に達する。
- アークが確立した後、溶融プロセスを加速するために電圧を上げる。電極の深浴（電極を溶融金属に浸すこと）も溶融を早めるのに役立つ。
材料を溶かす:
- 電気アークから発生する熱は帯電した材料を溶かし、溶融状態に変換する。この段階では、均一な溶融を確保し、コールドスポットの発生を防ぐために、炉を傾けたり回転させたりすることが多い。
- 不純物、スラグ、酸化剤の存在は溶融プロセスに影響を与える可能性があり、この段階で除去または管理されることが多い。
溶湯の精製:
- 材料が完全に溶融した後、溶融金属は不純物を除去し、化学組成を調整するために精錬を受ける。これには、フラックス、合金、その他の精錬剤の添加が含まれる。
- 精錬工程は、最終金属製品の望ましい品質と特性を達成するために非常に重要である。
炉を叩く:
- 精錬工程が完了すると、炉を傾けて出湯し、溶融金属を取鍋に流し込むか、鋳型に直接流し込む。出湯工程は、金属の適切な流れを確保し、流出や汚染を避けるために注意深く制御されなければならない。
- 溶けた金属は、その後、希望する形状に鋳造されるか、必要に応じてさらに加工される。
炉のメンテナンス:
- タッピング後、炉のメンテナンスや修理が必要になる場合があります。修理の手順は損傷の程度によって異なります：
  - 完全補修の場合（壁が約70mmまで均一に侵食された場合）、スラグを削り取り、ダイスをセットし、珪砂を用意し、流し込み、締め固め、炉を加熱する。
  - 部分補修の場合（浸食が70mm以下、または誘導コイル上部にクラックがある場合）、損傷部分を削り取り、チャージを鋼板で固定し、石英砂を充填して締め固める。
電気アーク炉溶解の利点:
- EAFプロセスには、24時間連続製錬が可能であること、操作が簡単であること、電力消費が少ないこと、環境にやさしいことなどの利点がある。
- このプロセスはまた、磁気攪拌効果によって金属組成の均一性を高め、スカム除去を助けるという利点もある。
他の溶解プロセスとの比較:
- 電気アーク炉での溶解プロセスは、誘導炉のような他の方法とは異なり、使用するルツボの材質によってアルカリ性ルツボ製錬法と酸性ルツボ製錬法に分けられる。
- 真空誘導溶解プロセスは、るつぼの選択、チャージの準備、溶解、精製、注湯などのステップを含む、もう一つの選択肢であるが、通常は特殊な用途に使用される。

要約すると、電気アーク炉の溶解プロセスは複雑ではあるが、高品質の金属製品を生産するための非常に効率的な方法である。装入から溶解、精錬、出鋼まで、いくつかの重要な工程があり、最適な結果を得るためには、それぞれを注意深く管理する必要があります。このプロセスは、電圧、電極の深さ、不純物の存在など様々な要因に影響され、他の溶解方法に比べていくつかの利点があります。

総括表：

ステップ	説明
充電	原料（スクラップ、鉄鉱石、DRI）が炉に投入される。
アークの開始	電極は強い熱（最高3,000℃）を発生させ、材料を溶かす。
メルティング	材料は均一に溶かされ、不純物は取り除かれる。
精製	溶けた金属を精錬して成分を調整し、不純物を取り除く。
タッピング	溶けた金属は、さらに加工するために鋳型や取鍋に流し込まれる。
メンテナンス	炉の内張りが損傷した場合は修理され、寿命と効率が保証される。
メリット	24時間稼動、低消費電力、環境への配慮、均一な金属品質。