염기성 산소 제강

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1. 개요
2. 역사
3. 전로의 역할 및 구조
4. 현대 제강 공정
- 4.1. 용선 예비 처리
- 4.2. 전로 조업 기술
5. 전로와 전기로
6. 구리 전로
참조

1. 개요

염기성 산소 제강(Basic Oxygen Steelmaking, BOS)은 용융된 선철에 순산소를 불어넣어 강철을 생산하는 제강 공정이다. 1856년 헨리 베세머가 개발한 베세머 전로를 시작으로, 1878년 시드니 길크리스트 토머스가 인을 제거할 수 있는 토머스 전로를 발명하면서 제철 산업 발전에 기여했다. 이후 1950년대에 LD 전로, 순산소 하취 전로, 순산소 상하취 전로 등 기술 발전이 이루어졌다. 전로는 용선에서 탄소와 불순물을 제거하는 역할을 하며, 현재는 용선 예비 처리, 전로 조업 기술, MURC법 등을 통해 효율적인 강철 생산을 가능하게 한다. 또한, 구리 제련에도 전로가 사용된다.

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공은 금속으로 제작된 타악기로, 다양한 문화권에서 의식, 신호, 음악 연주 등에 사용되며, 형태와 용도에 따라 여러 종류로 나뉜다.
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염기성 산소 제강
기본 정보
염기성 산소 전로
다른 명칭	BOF (Basic Oxygen Furnace, 염기성 산소로) LD-Process (린츠-도나비츠 공정)
발명	1948년, 린츠, 오스트리아
설명	강철 생산 공정
생산량 비율	전 세계 강철 생산량의 60% 이상
공정
원료	용선 고철
산소 공급	고압 산소 불어넣기
첨가제	석회
목적	불순물 제거 (탄소, 규소, 망간, 인)
반응	산화 반응을 통한 발열
온도	약 1600°C
시간	약 20분
특징
장점	빠른 공정 속도 높은 생산성 상대적으로 낮은 투자 비용
단점	스크랩 장입량 제한 합금강 생산의 어려움
역사
개발	1948년, 오스트리아의 린츠와 도나비츠에서 개발
초기 기술	LD-프로세스 (Linz-Donawitz-Verfahren) 산소 상취법 (Sauerstoffaufblas-Verfahren)
상업화	1952년~1953년부터 시작
원리
제강	용선 중의 불순물(탄소, 규소, 망간, 인)을 산소와 반응시켜 제거
슬래그 형성	석회 등의 첨가제를 사용하여 슬래그를 형성, 불순물 흡수
공정 변형
종류	LD-AC 프로세스 OBM 프로세스 Q-BOP 프로세스
기타 정보
중요성	현대 강철 생산의 핵심 공정
관련 기술	전기로 제강, 평로 제강

2. 역사

염기성 산소 제강은 19세기 중반 헨리 베세머가 용융 철의 탈탄을 위해 산소를 불어넣는 강철 제조 공법에 대한 특허를 받은 것에서 시작되었다.^[5] 그러나 상업적으로 이용 가능한 산소의 양이 부족하고 가격이 비싸, 강철 제조에는 공기를 불어넣는 방식이 사용되었다.

제2차 세계 대전 중, 독일의 카를 발레리안 슈바르츠, 벨기에의 존 마일스, 스위스의 로베르트 뒤러와 하인리히 하일브루게는 산소 취입 강철 제조 공법을 제안했다. 이 중 뒤러와 하일브루게만이 이 공법을 대량 생산 규모로 발전시켰다.^[5]

1943년, 뒤러는 스위스로 돌아와 스위스 최대 제강 회사인 롤 AG의 이사회에 합류했다. 1947년 미국에서 소형 실험용 전환로를 구입하여 1948년 첫 강철을 생산했다.^[5] 이 공정은 소량의 1차 금속만으로도 대량의 스크랩 금속을 처리할 수 있었다.^[6] 1948년 여름, 롤 AG와 오스트리아의 두 국영 회사인 VÖEST와 ÖAMG는 뒤러 공정을 상업화하기로 합의했다.^[6]

1949년 VÖEST는 뒤러 공정을 개량한 LD(린츠-도나비츠) 공정을 개발했다.^[7]^[8] 1952년과 1953년에 걸쳐 린츠와 도나비츠에 각각 가동된 30톤 산소 전환로는 세계 강철 제조의 선두 주자가 되었고, 관련 연구를 촉진시켰다.^[9] LD 공정은 강철 1톤당 처리 시간과 자본 비용을 줄여 오스트리아 강철의 경쟁 우위에 기여했다.^[7] 그러나 VÖEST와 ÖAMG는 기술 라이선싱 과정의 실수로 일본에서의 기술 채택에 대한 통제가 불가능해졌고, 1950년대 말 경쟁 우위를 잃었다.^[7]

초기 LD 공정은 수냉식 랜스 노즐을 통해 용융 철 상단에 산소를 불어넣었다. 1960년대에는 바닥 취입 전환로가 도입되었고, 인 불순물 제거를 위해 불활성 기체 취입이 개발되었다.^[3]

소련에서는 1934년에 실험적 강철 생산이 이루어졌으나, 액체 산소 생산 기술 부족으로 산업적 사용이 어려웠다. 1939년 표트르 카피차가 원심 터보팽창기 설계를 완성하여 1942년~1944년에 사용되었다. 이후 대부분의 터보팽창기는 카피차의 설계를 기반으로 하며, 강철 제조를 위한 액체 산소 생산에 기여했다.^[10]

미국의 대형 철강 회사들은 이 기술을 늦게 도입했다. 1954년 맥로스 스틸에서 최초의 산소 전환로가 가동되었고,^[3] U.S. 스틸과 베들레헴 스틸은 1964년에 도입했다.^[3] 1970년까지 세계 강철 생산량의 절반과 일본 강철 생산량의 80%가 산소 전환로에서 생산되었다.^[3]

20세기 후반, 염기성 산소 전환로는 전기로로 부분 대체되었다. 일본에서는 LD 공정 점유율이 감소했고, 전 세계적으로는 60%로 안정되었다.^[3]

2. 1. 베세머 전로

베세머 전로는 1856년 영국의 기술자 헨리 베세머가 발명한 세계 최초의 전로이다. 이 전로를 사용한 제강법을 "베세머법"이라고 한다. 베세머 전로는 '''바닥 송풍 전로'''의 구조를 가지고 있으며, 용선(溶銑)을 넣는 입구와 용강(溶鋼)이 나오는 입구가 같다.

1856년, 영국의 첼트넘에서 열린 학회에서 베세머는 "불 없이 단강(鍛鐵)과 강철을 제조"라는 제목으로 강연했다.^[12] 이 강연에서 전로는 "공기를 불어넣는 것만으로 산화열이 발생하고, 이 열로 반응이 진행되므로 열의 보충이 필요 없는 용광로" 즉, "불을 사용하지 않는 용광로"로 극찬을 받았다. 일반적인 베세머 전로는 25ton의 선철(銑鐵)을 단 30분 만에 강철로 전환할 수 있었는데, 이는 이전보다 수십 배의 효율로 강철을 생산할 수 있다는 것을 의미했다. 베세머 전로를 통해 저렴한 강철이 대량 생산되면서, 강철 교량, 강철 건축물 (고층 빌딩), 고성능 철도 레일, 대형 선박, 대규모 공장 등이 현실화되었고, 세계는 "철의 시대"에서 "강철의 시대"로 바뀌어 갔다.

하지만 베세머 전로는 혁명적인 제강법이었지만, 인을 제거할 수 없다는 단점이 있었다. 베세머 전로 벽의 내화 벽돌은 산성 산화물인 규석으로 만들어졌기 때문에, 인을 산화시켜 인산으로 만들어 슬래그에 포함시키는 것이 어려웠다. 석회(염기성)를 투입하면 인산이 슬래그에 녹아들지만, 염기성 슬래그는 산성 산화물인 용광로 벽과 반응하여 전로의 내구성을 떨어뜨렸다. 인을 포함한 강철은 잘 깨지는 성질이 있어 사용하기 어려웠다. 따라서 베세머 전로에서는 인을 포함한 인광석을 사용할 수 없었다. 유럽에서 산출되는 철광석 중 인광석은 90%였기 때문에, 베세머 전로에서 사용할 수 있는 철광석은 10%뿐이었다. 베세머가 실험에서 사용했던 철광석은 우연히도 인이 거의 포함되어 있지 않았다. 이러한 단점 때문에 퍼들법이 여전히 사용되었으며, 이 문제는 22년 후 내화물에 염기성 돌로마이트를 사용한 토마스 전로가 등장하면서 해결되었다.

한편, 미국에서 산출되는 철광석은 인을 별로 포함하지 않았기 때문에, 미국에서는 베세머법이 적극적으로 채택되어 철강업이 비약적으로 발전했다.

2. 2. 토머스 전로

1878년 영국 법원 서기인 Sidney Gilchrist Thomas|시드니 길크리스트 토머스^영어와 그의 사촌이자 제철소 기술자인 퍼시 칼라일 길크리스트가 토머스 전로를 공동으로 발명하였다. 토머스 전로를 사용한 제강법을 "토머스법"이라고 한다. 토머스 전로는 베세머 전로와 마찬가지로 밑불 전로의 구조를 가지지만, 염기성 내화 벽돌을 사용하여 베세머 전로의 단점을 해결했다.

토머스와 길크리스트는 베세머 전로의 문제점을 해결하기 위해, 산성 산화물이 아닌 염기성 산화물로 만들어진 새로운 내장재 내화 벽돌을 발명했다. 이 내화 벽돌은 산화 칼슘과 산화 마그네슘을 베이스로 만들어졌으며, 산화 칼슘과 산화철이 있으면 인을 슬래그에 녹여 넣을 수 있었다. 즉, 염기성 슬래그를 만들어 인을 함께 제거하는 방식이었다. 또한 염기성 내화 벽돌은 염기성 슬래그와 반응하지 않았다. 이러한 원리는 간단하지만, 전로 내의 고온, 용선 주입 시의 충격, 조업 및 휴업 시의 급격한 온도 변화, 반응 가스 등에 견딜 수 있는 염기성 내화 벽돌을 개발하는 것은 어려웠다.

인광석도 사용할 수 있는 토머스 전로의 발명은 전 세계 제철 산업에 큰 영향을 미쳤다. 특히, 독불 국경 지대에 있는 로렌과 룩셈부르크에 대량으로 매장되어 있던 미네트 광과 같은 고인광석을 사용 가능하게 하여, 프랑스 로렌 지역과 독일 루르 지역의 제철업 발전을 촉진했다. 또한 토머스 전로의 등장으로 인해 완전히 시대에 뒤떨어진 패들법은 사라졌다.

가와사키시 시민 박물관에는 세계에서 유일하게 보존되어 있는 토머스 전로가 있다.

2. 3. LD 전로 (순산소 상취 전로)

LD 전로는 전로 상부에서 수냉 랜스로 고압(약 1 MPa)의 순산소를 전로 내 용선에 불어넣는 방식의 전로이다. 1952년에 오스트리아의 린츠(Linz) 공장, 1953년에 도나비츠(Donawitz) 공장에서 개발되었기 때문에 LD라는 이름이 붙었다. '''순산소 상취 전로'''라고도 한다. 이 전로를 사용한 제강법을 '''LD 전로법'''이라고 한다.^[7]^[8]^[9]

LD 전로는 공기가 아닌 산소를 위에서 불어넣는다는 특징이 있다. LD 전로법 이전처럼 공기를 그대로 불어넣으면, 공기의 80 %를 차지하는 질소가 전로 내 온도를 낮추고, 강철 속에 섞이는 불순물이 된다. 질소를 제거함으로써 이러한 문제점이 없어졌다. 또한 고압의 산소라면 파이프를 녹은 철의 깊숙한 곳까지 삽입하지 않아도, 위에서 불어넣는 것만으로 전로 내를 충분히 교반할 수 있다는 사실이 밝혀졌다.^[5]^[6]

2. 4. 순산소 하취 전로, 순산소 상하취 전로

1970년대에 개발된 순산소 하취 전로는 전로의 하부에서 산소를 불어넣는 방식이다. 하부에서 산소를 불어넣으면 교반력이 강하고, 전로 내 반응 속도가 빠르다는 장점이 있다. 그러나 용선 상부의 온도가 잘 올라가지 않거나 과도한 교반이 일어나는 등의 단점이 있다. 또한, 산소를 불어넣기 때문에 반응 시 온도가 높아져 하부의 파이프가 손상되기 쉬우므로, 아르곤 등의 불활성 가스를 이중 파이프의 바깥쪽으로 통과시켜 내부의 산소와 동시에 불어넣는 구조로 되어 있다.

순산소 상하취 전로는 순산소 하취 전로의 문제점을 개선한 전로이다. 1980년대에 개발되었으며, 상부에서는 랜스로 고압의 순산소를 불어넣고, 하부에서는 아르곤이나 질소 등의 교반용 가스 또는 목적에 따라 산소를 불어넣는 복합형 전로이다. 하부의 불어넣기용 배관을 냉각하기 위해, 스스로 열분해될 때 흡열하는 메탄이나 프로판과 같은 가스를 이중 파이프의 바깥쪽으로 흘려보낸다.

이러한 순산소 상하취 전로는 제강 시간을 단축시키고, 전로의 수명을 연장시키는 효과를 가져왔다. 현재 주류가 되고 있는 전로이며, 초기 LD 전로가 약 30톤 정도의 용선을 처리했던 것에 비해, 현재의 순산소 상하취 전로는 약 200~300톤의 용선 처리 능력을 가지고 있다.

3. 전로의 역할 및 구조

전로는 제철소에서 고로를 통해 철광석에서 추출된 선철을 강철로 만드는 설비이다. 선강 일관 제철소는 철광석을 녹여 선철을 만드는 고로 공정, 선철을 처리하여 강철로 만드는 전로 공정, 만들어진 강철을 최종 제품인 강판이나 강재로 만드는 압연 공정으로 구성되어 있다.

전로는 용선(녹은 선철)에 포함된 탄소 및 규소, 인, 망가니즈 등의 불순물을 제거하여 강철을 만든다. 전로에서 발생하는 전로 가스는 배가스 보일러를 통해 발전에 사용하거나, 압연 공정으로 보내 재이용한다.^[11] 전로에는 용선뿐만 아니라, 철 스크랩도 소량(총 투입 중량의 5%–10% 정도) 넣으며, 반응 온도가 너무 높아지면 온도를 낮추기 위해 철 스크랩을 추가 투입하기도 한다.^[11]

제강 과정
철광석
↓
고로 - 철광석에서 선철 추출
↓
용선 예비 처리 - 불순물 산화
↓
전로 - 불순물 제거, 강철 제조
↓
2차 정련 - 성분 미세 조정
↓
연속 주조 - 일정 형태의 반제품 생산
↓
압연 - 반제품 가공, 제품 생산
↓
출하

3. 1. 탈탄 및 불순물 제거

전로의 주된 역할은 용선(녹은 선철)에 포함된 탄소를 제거하는 탈탄 작용이다. 고로에서 코크스 등의 환원제를 사용하면 환원과 동시에 침탄이 일어나 선철에 약 4%의 탄소가 포함된다. 전로 내의 선철에 산소를 불어넣으면 탄소가 연소하여 제거되고, 용강(녹은 강철)으로 변환된다.^[11]

또한, 선철에 포함된 불순물 제거도 중요한 역할이다. 전로에 산소를 불어넣으면 용선 속의 규소, 인, 망가니즈 등이 산화되어 이산화 규소(SiO₂), 인산 이온(PO₄^3-) 등을 생성한다. 이 불순물들은 비중 차이로 인해 슬래그 형태로 용강 위에 떠오르며, 슬래그를 제거하면 불순물이 제거된다.

전로 내에서 일어나는 주요 산화 반응식은 다음과 같다.
탄소 제거

C + \frac{1}{2}O2 -> CO
C + FeO -> CO + Fe
C + O2 -> CO2

규소 제거

Si + O2 -> SiO2
Si + 2FeO -> SiO2 + 2Fe

인 제거

{P} + { \frac{3}{2}O^{2-}} + \frac{5}{4}O2 -> PO4^{3-}
{P} + { \frac{3}{2}O^{2-}} + \frac{5}{2}FeO -> {PO4^{3-}} + \frac{5}{2}Fe

망가니즈 제거

Mn + \frac{1}{2}O2 -> MnO

슬래그 내 반응

CaO -> {Ca^{2+}} + {O^{2-}}
SiO2 + 2O^{2-} -> SiO^{4-}4
Fe_{t}O -> {(2-2t)Fe^{3+}} + {(3t-2)Fe^{2+}} + O^{2-}}

고온에서는 철과 산소의 화합이 어려워지므로, 다음 반응은 잘 일어나지 않는다.

Fe + \frac{1}{2}O_2 -> FeO

3. 2. 전로의 구조

전로는 술통형 또는 서양배형으로, 축이 설치되어 있어 전후로 자유롭게 회전할 수 있다. 용선 주입이나 용강 배출 시에는 로를 기울이고, 정련 시에는 로를 세운 상태로 사용한다. 이러한 형태는 베세머가 발명했으며, 현재에도 거의 같은 구조로 사용되고 있다.

전로의 외부는 강철로 만들어져 있으며, 내부는 고열이나 충격에 견디는 내화 벽돌로 내장되어 있다.^[11] 전로 내의 온도는 약 1600 – 1800에 달한다.^[11] 전로 내에서 공기나 산소를 주체로 하는 가스를 불어넣을 때, 산화열이 발생하므로 열의 보급은 필요 없다.^[11]

3. 3. 전로의 종류

LD 전로는 전로 상부에서 수냉 랜스로 고압(약 1 MPa)의 순산소를 전로 내 용선에 불어넣는 방식이다. 1952년에 오스트리아의 린츠(Linz) 공장, 1953년에 도나비츠(Donawitz) 공장에서 개발되어 LD라는 이름이 붙었다. '''순산소 상취 전로'''라고도 하며, 이 전로를 사용한 제강법을 '''LD 전로법'''이라고 한다.^[9]

LD 전로는 공기 대신 산소를 위에서 불어넣는다는 특징이 있다. 공기를 불어넣으면 공기의 80 %를 차지하는 질소가 전로 내 온도를 낮추고 강철 속에 섞이는 불순물이 된다. 질소를 제거함으로써 이러한 문제점이 해결되었다. 또한, 고압 산소는 파이프를 녹은 철 깊숙이 삽입하지 않아도 위에서 불어넣는 것만으로 전로 내부를 충분히 교반할 수 있다는 장점이 있다.^[11]

순산소 하취 전로는 전로 하부에서 산소를 불어넣는 방식이다. 1970년대에 개발되었으며, 하부에서 산소를 불어넣으면 교반력이 강하고 전로 내 반응 속도가 빠르다. 그러나 용선 상부 온도가 잘 올라가지 않거나 과도한 교반이 일어나는 단점이 있다. 산소 분사로 인한 고온으로 하부 파이프가 손상되기 쉬워, 아르곤 등의 불활성 기체를 이중 파이프 바깥쪽으로 통과시켜 내부 산소와 동시에 불어넣는 구조로 되어 있다.

순산소 상하취 전로는 순산소 하취 전로의 문제점을 개선한 방식이다. 상부에서 고압 순산소를 불어넣으면서 동시에 하부에서 아르곤이나 질소 등 교반용 가스 또는 산소를 불어넣는 복합형 전로이다. 하부 배관 냉각을 위해, 열분해될 때 흡열하는 메탄이나 프로판 같은 가스를 이중 파이프 바깥쪽으로 흘려보낸다.

1980년대에 개발된 이 전로는 제강 시간을 단축하고 전로 수명을 연장했다. 현재 주류가 되는 전로이다.

4. 현대 제강 공정

현대 제강 공정에서는 주로 염기성 산소 제강법(Basic Oxygen Steelmaking, BOS)을 사용한다. 이 방법은 용광로에서 생산된 용선(녹은 철)을 전로(converter)라는 용기에 넣어 고순도 산소를 불어넣어 불순물을 제거하고 강철을 만드는 방식이다.^[11]

전로 조업 전에는 용선 예비 처리를 통해 탈규(규소 제거), 탈인(인 제거), 탈황(황 제거)을 실시하여 전로에서의 효율성을 높이고 최종 강철의 품질을 향상시킨다.^[11]

전로 조업 기술에는 로벽 보호, 포밍(foaming), MURC법 등이 있다. 로벽 보호는 전로 내벽을 고온에서 보호하기 위해 슬래그로 코팅하는 것이다. 포밍은 슬래그 내에서 일산화탄소가 거품이 되어 팽창하는 현상이다. MURC법은 슬래그 배출량을 억제하는 전로 조업법으로, 용선 장입, 블로우(산소 불어넣기), 중간 찌꺼기 배출, 출강, 슬래그 고정 등의 단계를 거친다.^[13]

4. 1. 용선 예비 처리

현대 제강에서는 전로 처리 전에 용선 예비 처리를 통해 탈규, 탈인, 탈황을 수행한다.^[11] 이는 전로에서의 효율성을 높이고, 최종 강철의 품질을 향상시키기 위한 것이다.^[11]

용선 예비 처리는 다음과 같이 이루어진다.

탈규: 토피도카 등의 이송 용기 내에 소결광 등의 산화철을 투입하여 탈규를 수행한다.
탈인: 용선이 담긴 취과(取鍋, 쇳물을 받는 통)에 석회, 산화철, 형석 등을 혼합한 탈인제를 가스와 함께 용선 중에 불어 넣어 탈인을 수행한다.
탈황: 산화 칼슘이나 , , Mg 등의 탈황제를 넣고 내화물제 날개로 교반하여 탈황을 수행한다.^[11]

이러한 외부 탈황 전처리에서는 래들 안의 용융 철에 란스를 넣어 수백 킬로그램의 분말 마그네슘을 첨가하고 격렬한 발열 반응을 통해 황 불순물을 황화 마그네슘으로 환원시킨다. 그 다음 황화물을 긁어낸다. 유사한 전처리는 밀 스케일(산화철)과 생석회를 플럭스로 사용하여 외부 탈실리콘화 및 외부 탈인화를 위해 가능하다. 전처리 여부는 용선의 품질과 필요한 강철의 최종 품질에 따라 결정된다.^[11]

4. 2. 전로 조업 기술

;로벽 보호

로의 내벽은 고온에 견디기 위해 산화 규소와 함께 흑연도 포함되어 있다. 내벽의 흑연 성분은 고온에서 공기에 노출되면 산화되어 손실되기 때문에 가능한 한 쇳물 또는 슬래그로 덮여야 한다. 쇳물이 들어가 고압 산소 제트류 등으로 처리하는 동안에는 공기로부터 차단되지만, 쇳물이 배출된 후에는 내벽이 노출되므로, 출강 후에는 전로를 크게 기울여 남은 슬래그로 내벽을 덮는 작업으로 내벽을 코팅한다. 슬래그는 전로 내벽에 부착되기 쉬운 성질을 가지고 있다.^[13]

;포밍

전로에서는 위에서 고압 순산소를 불어넣어 쇳물 내의 탄소를 일산화 탄소로 만들어 제거한다. 이 파이프는 렌스라고 불리며, 가스 제트류를 불어넣으면서 전로 내부 깊숙이 삽입된다. 쇳물 위에 떠 있는 슬래그 내에서는 일산화탄소가 거품이 되면서 팽창한다. 이것이 포밍이다. 전로 내에서는 렌스에서 나오는 고압 산소 제트류와 슬래그의 거품 발생으로 인해 내부의 슬래그와 쇳물이 떠오르기 때문에, 전로의 용량에 비해 내부의 용강은 적어진다.

;MURC법

Multi Refining Converter법이라고 불리는 슬래그 배출량을 억제한 전로 조업법이 있다.

# 용선 장입: 녹은 선철을 래들에서 전로에 붓는다.

# 블로우1: 용선의 예비 처리로 탈탄 정련 전에 용선 중의 인과 규소를 제거한다.

# 중간 찌꺼기 배출(-はいさい): 인·규소 농도가 높아진 슬래그를 버린다.

# 블로우2: 탈인·탈규소 처리가 완료된 용선에 새로운 슬래그를 추가하고, 추가적으로 인과 탄소 제거를 수행한다.

# 출강: 용강만 측면의 노즐에서 꺼낸다.

# 슬래그 고정: 마지막으로 남은 인 농도가 낮은 슬래그를 다시 용선 장입 공정에 사용한다.^[13]

5. 전로와 전기로

강철 생산은 용선을 원료로 하여 전로에서 생산하는 방식과, 철 스크랩을 원료로 하여 전기로에서 생산하는 방식, 두 가지가 있다. 전로 생산은 선강 일관 제철소를 소유한 고로 메이커만 가능하다. 전기로 생산은 고로 메이커에 비해 규모가 작은 전기로 메이커나 특수강 메이커가 담당한다.

일본의 강철 생산 비율은 전로가 약 70%, 전기로가 약 30%이다. 미국, 대한민국, 타이완, 유럽 등에서는 전기로 비율이 약 40%이다. 이는 일본의 전기 요금이 다른 나라에 비해 비싸기 때문으로 보인다.^[1]

6. 구리 전로

구리 제련에도 전로가 사용된다. 구리 전로는 철 전로와 유사한 구조를 가지며, 황화 구리를 산화시켜 조동을 생산한다.^[1]

구리 광산에서 얻은 구리 정광을 용련로에서 용융하여 구리 성분을 "구리 매트" 또는 "구리 가와" (황화 구리와 황화 철의 화합물) 형태로 농축한다. 구리 매트를 전로에 넣고 공기를 불어넣으면, 처음에는 구리 매트 속의 철이 산화되어 산화 철(II) (FeO)가 되어 슬래그로 분리된다. 어느 정도 반응이 진행되면 슬래그의 양이 많아지므로, 전로를 기울여 슬래그만 흘려보낸다. 이 조작을 2~3회 반복하는데, 이 시기를 '''조환기'''라고 한다.^[1]

조환기가 끝날 무렵에는 전로 내 용해물의 대부분은 황화 구리(I) (Cu|2|S^영어) 상태가 된다. 더 송풍을 하면 황이 제거되어 조동 (구리 함유율 약 98%)이 정련된다. 이것을 '''조동기'''라고 한다.^[1]

그 후, 조동은 전해 정련에 의해 99.99% 이상의 순구리로 정제된다.^[1]

참조

_[1] 서적 Brock and Elzinga
_[2] 웹사이트 Basic Oxygen Steelmaking Simulation User Guide version 2.00 https://content.stee[...] 2021-04-27
_[3] 서적 Smil
_[4] 웹사이트 Hot metal and crude steel production http://en.stahl-onli[...]
_[5] 서적 Smil
_[6] 서적 Smil
_[7] 서적 Tweraser
_[8] 서적 Smil
_[9] 서적 Brock and Elzinga
_[10] 서적 History of Industrial Gases https://archive.org/[...] Springer
_[11] 서적 McGannon
_[12] 웹사이트 鉄と鋼の話2 補記2 講演「火なしでの鍛鉄と鋼の製造」 http://www.ne.jp/asa[...]
_[13] 서적 カラー図解鉄と鉄鋼がわかる本日本実業出版社 2004-11-10
_[14] 웹사이트 전로제강 - 글로벌 세계 대백과사전 https://ko.wikisourc[...]

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