금속의 용해#2 (용해로 : 평로, 반사로, 큐폴라)

1. 평로 (Open Hearth Furnace) 

   1) 정의 : 대형 주강의 용해에는 거의 평로가 이용되어 왔으나 근래에 와서는 전기로에 밀려 점차로 줄어들고 있다. 축열식 반사로를 이용하여 장입물을 용해 정련하는 방법으로 선철과 고철의 혼합물을 용해하여 탄소 및 기타 불순물을 연소시킨다.

   

   2) 특징 : 재료와 연료가 직접 접촉하므로 불순물이 섞이기 쉽다. 정련시간이 길고 열효율이 낮다. 부피가 큰 재료를 비교적 간단하게 용해한다. 동일성분의 쇳물을 다량 생산할 수 있다.

 

2. 반사로

   1) 정의 : 반사로는 연소실과 용해실로 구성되어 있으며, 연소실에서 연소한 연료가 천정에 부딪혀 용해실 내에 들어가 장입물을 용해하게 되는데 이 열은 천정에서의 복사에 의한 반사열과 용금과의 반응열에 의하여 생성된다. 출탕구는 용해실 용탕저류부의 측벽에 설치되며 측벽은 내화벽돌, 노바닥은 보통규사로 라이닝 되고 장시간 조업할 때에는 고알루미나질의 내화벽돌이 사용된다. 

 

   2) 특징 : 같은 성분을 가진 다량의 용탕을 한꺼번에 얻을 수 있다. 파쇠나 부피가 큰 재료를 그대로 용해할 수 있다. 노의 구조와 설비는 비교적 간단하지만 열효율이 낮다. 재료와 연료가 직접 접촉하게 되므로 불순물이 섞이기 쉽고 가스의 영향이 크다. 주철계 이상의 고온 용해는 곤란하다.

 

3. 큐폴라 (용선로)

   1) 정의 : 강판제 원통 내부에 내화벽돌을 쌓아 라이닝(Lining)한 것으로 고체연료인 코크스를 열원으로 하여 지금(地金)의 대량 용해에 사용한다. 큐폴라의 규격은 용해층의 안지름과 풍공에서 장입구까지의 높이로 나타내며 그 용량은 시간당 용해할 수 있는 능력으로 표시한다. 

   2) 구조 

      ⓐ 탕류부 : 용탕이 고이는 부분

      ⓑ 과열층 (환원층, 연소층, 풍공층) : 송풍, 연소, 환원이 이루어지는 곳으로 용해층 밑으로부터 바람구멍면까지의 부분으로 용해 온도가 가장 높고 화학작용이 활발한 곳이다.

      ⓒ 용해층 : 송풍구에서 400~600mm의 범위로서 용해가 진행되는 부분. 용해층의 지름은 큐폴라의 규격을 나타낸다.

      ⓓ 예열층 : 용해되지 않고 남아있는 장입재료가 연통(굴뚝)으로 나가는 폐열에 의해 예열 되는 부분. 송풍구에서 장입구까지의 높이인 유효높이가 높으면 예열시간이 충분하여 열효율은 좋으나 송풍이 방해를 받는다. 유효 높이는 예열과 송풍 등을 고려하여 결정하며 보통은 송풍구가 설치된 노의 안지름의 4~5배로 한다. 

용선로의 구조

   3) 특징

      구조가 간단하고 제작이 용이하며 열효율이 좋고 재료를 장입하여 연속적인 용해작업이 가능하다. 성분의 변화가 많고 불순물의 혼입이 있다. 수시로 소요량만큼 출탕할 수 있다.

 

   4) 분류

      ⓐ 라이닝 재료에 따라

구분	Lining 재료	연소성분(제거)	특징
산성로	SiO2	C, Si, Mn	① 노벽이 슬래그에 의해 침식되기 쉽다 ② 황의 제거와 고온용해가 어렵다
염기성로	MgO, CaO	P, S	① 황의 제거와 탄소의 흡수가 용이 ② 품질이 나쁜 용해 재료도 사용할 수 있다 ③ 내화벽돌값이 비싸고 노벽의 침식이 심하여 많이 사용되지 않음

 

      ⓑ 공기 예열방식에 따라 내연식, 외연식으로 나뉜다.

 

   5) 바람구멍 

      ⓐ 풍공비 : 송풍구 소요면적을 노의 단면적으로 나눈값으로 풍공비가 과대하거나 풍속이 클 때는 용해재가 산화되거나 냉각되기 쉽고, 풍공비가 너무 작을 때는 중심부의 연소가 불충분하여 균일한 용해가 될 수 없다. 

      ⓑ 송풍압력 : 노의 중심부까지의 공기가 균일하게 들어가도록 충분한 압력이 필요하다.