전기용융로(ESF) 내 탕면 특성과 아크 길이에 따른 아크 불안정성 분석

초록

철강산업의 탈탄소화를 위해 저품위 분광을 활용할 수 있는 유동환원로(Fluidized Bed)와 전기용융로(Elecric Smeting Furnace)의 조합이 주목받고 있다. 용융로 내 직접환원철(DRI) 용융에 필요한 충분한 발열량 확보를 위해 브러시 아크 조업기술에 대한 검토가 필요할 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 다상열유동과 자기유체역학(MHD)의 결합을 통해 구축된 다물리모델(Multiphysics model)을 활용하여 전기용융로(ESF) 내부에서 브러시 아크 조업 중 아크-탕면 간 상호작용으로 발생할 수 있는 아크 불안정성을 연구하였다. 탕면 조건(flat surface vs. deforming surface) 및 조업 조건(long arc vs. brush arc)에 따른 아크거동을 비교하여 탕면과의 상호작용에 의한 아크 불안정성을 비교분석 하였다. 탕면이 변형가능한 조건에서의 브러시아크 조업일 경우 복잡한 상호작용을 통해 아크 불안정성이 유발되는 것이 관찰되었으며 이러한 현상이 조업에 미칠 수 있는 영향에 대해 고찰하였다.