야금 산업에서 공기 분리 설비는 어떤 용도로 사용되나요?

매일 전 세계의 산업에서는 원광석을 고층 빌딩을 지탱하는 강철 빔, 음료수 캔이 되는 알루미늄 시트, 제트 엔진 온도에서 살아남는 티타늄 합금으로 변환합니다. 이러한 야금 공정이 모두 산업 기반 시설인 공기 분리 공장에 의존한다는 사실을 아는 사람은 거의 없습니다.

공기 분리 플랜트는 일반 대기를 가져와 순수하고 일정한 흐름의 산소, 질소, 아르곤으로 분리합니다. 이 세 가지 가스는 조용히 현대 야금술을 가능하게 합니다. 야금학자, 공장 관리자, 가스 공급 옵션을 평가하는 엔지니어의 경우 대규모 투자를 하기 전에 이러한 시스템의 기능과 프로세스 성능을 향상시키는 방법을 정확히 이해하는 것이 필수적입니다.

공기는 단일 가스가 아닙니다. 대략 질소 78%, 산소 21%, 아르곤 0.93%와 기타 미량의 가스로 이루어져 있습니다. 공기 분리 플랜트의 전체 임무는 해당 구성 요소를 분리하고 제어된 순도와 압력으로 전달하는 것입니다.

세 가지 핵심 기술이 시장을 지배하고 있습니다.

극저온 증류- 대규모 산업의 일꾼. 공기는 압축되어 극도로 낮은 온도로 냉각되고 증류탑 내부에서 분리됩니다. 극저온 공기 분리기는 24시간 내내 대량의 초순수 산소, 질소 및 아르곤을 공급하므로 대량 야금 작업의 표준이 됩니다.

압력 변동 흡착(PSA)- 더 적은 양의 주문형 질소 또는 산소 요구를 위한 컴팩트하고 저렴한 옵션입니다.

막 분리- 중간 순도 애플리케이션을 위한 간단하고 유지 관리가 적은 솔루션입니다.

순도 99.999% 이상의 약간의 오염도 허용할 수 없는 공정에는 전용 고순도 가스 장비가 필요합니다. 야금학에서 극저온 시스템과 비극저온 시스템 사이의 선택은 일반적으로 부피, 순도 및 운영 연속성에 따라 결정됩니다.

제련은 철, 알루미늄, 구리, 아연 등 거의 모든 비금속의 첫 번째 주요 단계입니다. 광석은 극한의 온도로 가열되어 순수한 금속을 맥석에서 분리하거나 금속 산화물을 원금속으로 환원시킵니다. 산소는 이 과정의 핵심입니다.

공기 대신 순수 산소를 사용하는 이유는 무엇입니까? 공기에는 산소가 21%만 포함되어 있기 때문입니다. 제련소에 일반 공기를 불어넣으면 전체 부피의 78%가 질소로 낭비되며 이는 반응에 전혀 기여하지 않습니다. 순수한 산소는 화염 온도를 약 3,000°C까지 높이는 데 비해 공기의 화염 온도는 약 1,800°C입니다. 그 결과 제련 속도가 빨라지고, 연료 소비가 크게 줄어들며, 배출되는 폐가스도 줄어듭니다.

가장 눈에 띄는 예는 용광로에서의 철 제련입니다. 주요 철강 공장에서는 극저온 공기 분리기를 사용하여 용광로에 순수한 산소를 직접 주입합니다. 이는 지난 50년 동안 철강 산업을 변화시킨 산소 분사 기술로 알려진 기술입니다. 그것이 없다면 철강 생산은 훨씬 더 에너지 집약적이고 덜 효율적일 것입니다.

알루미늄 생산은 또 다른 산소 소비량입니다. 보크사이트 광석이 알루미나로 정제되고 전해 전지에서 제련된 후, 산소는 양극에서 과잉 탄소를 연소하는 데 사용되며, 제어된 전지 분위기(종종 소량의 산소를 포함함)는 전기 분해가 원활하게 진행되도록 합니다. 이러한 제련 작업은 연중무휴 24시간 운영됩니다. 이것이 바로 가동 중지 시간이나 압력 강하 없이 하루에 수백 톤의 순수 산소를 생산할 수 있는 공기 분리 플랜트가 필요한 이유입니다.

용광로에서 바로 나온 쇳물은 사용할 수 있는 강철이 아닙니다. 여기에는 과도한 탄소, 규소, 황 및 인이 포함되어 있습니다. 이는 금속을 부서지기 쉽고 파손되기 쉬운 불순물입니다. 정제가 필요하며 산소가 주요 도구입니다.

가장 일반적인 방법은기본 산소로(BOF) 공정, 순수한 산소가 용선에 분사되는 방식입니다. 산소는 과도한 탄소를 CO와 CO2로 태워 없애고, 실리콘을 걷어낼 수 있는 실리카 슬래그로 산화시키며, 황과 인을 제거합니다. 제철소는 이 단계에서 고순도 산소의 꾸준한 흐름에 의존합니다. 황이 0.1%만 초과되어도 최종 강철이 응력 테스트에 실패할 수 있습니다.

특수강(스테인리스강, 공구강, 고강도 저합금 등급)은 더욱 엄격한 가스 제어를 요구하며, 바로 이 부분에서 아르곤이 등장합니다. 아르곤은 불활성 가스이므로 용융 금속과 반응하지 않습니다. 레이들 정련에서는 용강에 아르곤을 불어넣어 교반하면서 내부 결함의 원인이 되는 용존 수소와 질소를 제거합니다. 연속 주조 중에 아르곤은 보호 분위기를 생성하므로 뜨거운 강철이 주변 산소와 반응하여 유해한 산화물을 형성하지 않습니다. 예를 들어, 항공우주 등급 철강 생산업체는 제트 엔진 작동 조건을 견뎌야 하는 부품에 대해 순도 99.9995%의 아르곤을 일상적으로 요구합니다.

금속이 강철 빔, 알루미늄 시트, 단조 부품 등 견고한 제품으로 성형되면 형태를 취하고 강화되어야 합니다. 열처리는 경도, 인성 및 내구성을 조정하는 가열 및 냉각 주기를 제어합니다.

문제점: 일반 공기 중에서 금속을 가열하면 산화, 스케일링 및 표면 딱딱함이 발생하여 마감이 손상되고 재료가 약해집니다. 보호 대기(일반적으로 공기 분리 공장에서 생성되는 질소 또는 질소-수소 혼합물)는 이를 완전히 방지합니다.

담금질이 명확한 예입니다. 강철은 임계 온도까지 가열되고 급속 냉각되어 경화됩니다. 공기 중에서는 표면이 산화되어 고르지 않게 경화됩니다. 질소 분위기에서 결과적으로 균일한 경도를 지닌 매끄럽고 산화물이 없는 표면이 탄생합니다. 어닐링(굽힘 또는 스탬핑을 위해 금속을 부드럽게 하기 위한 느린 가열 및 냉각)은 동일한 보호 가스를 사용합니다. 많은 중소형 금속 스탬핑 공장에서는 필요한 질소와 아르곤을 정확히 생산하는 소형 현장 공기 분리 장치를 사용하여 가스 탱크 임대 및 배송 물류의 비용과 번거로움을 없애줍니다.

용접은 야금술의 결합 단계입니다. 두 개의 금속 조각이 가장자리에서 녹아 서로 융합됩니다. 열처리와 마찬가지로 산화를 방지하려면 용융된 용접 풀에서 공기를 멀리해야 합니다.

다양한 용접 공정에서는 공기 분리 플랜트의 다양한 제품을 사용합니다. 가장 일반적인 산업 방법인 MIG 용접은 아르곤과 이산화탄소의 혼합 가스를 보호 가스로 사용합니다. 파이프, 항공우주 부품 등 정밀 부품에 사용되는 TIG 용접은 순수 아르곤을 사용하는데, 이는 열간 용접과 반응하지 않도록 매우 깨끗해야 합니다. 컴팩트하고 이동 가능한 공기 분리 장치는 건설 현장에도 배치되어 무거운 실린더를 운반하지 않고도 강철 교량 및 고층 프로젝트에 순수한 차폐 가스를 전달합니다.

이는 배터리, 제트 엔진, 의료용 임플란트 및 전기 자동차 부품에 사용되는 티타늄, 니켈, 코발트 및 희토류 금속과 같은 고부가가치, 고정밀 야금의 끝입니다. 이러한 금속은 반응성이 매우 높으며 이를 처리하려면 완전히 불활성이고 산소가 없는 환경이 필요합니다.

예를 들어, 티타늄은 강도, 가벼운 무게, 내부식성으로 인해 엉덩이 교체품으로 높이 평가되지만 녹으면 일반 공기에서 산소와 질소를 빼앗아 부서지기 쉽습니다. 따라서 용융은 극저온 공기 분리 플랜트에서 공급되는 아르곤 또는 헬륨 대기 하에서 이루어져야 합니다. 제트 엔진 터빈용 니켈 기반 초합금은 1,000°C 이상의 온도를 견뎌야 합니다. 미량의 불순물이라도 성능을 저하시키므로 초고순도 불활성 가스는 타협할 수 없습니다.

희토류 생산(전기 자동차 모터 및 풍력 터빈 자석에 필수적) 역시 순수 금속과 동반 원소를 분리하기 위해 제어된 가스 환경이 필요합니다. 이러한 모든 응용 분야에서 현장에 저장된 액체 아르곤 매장량은 중요한 백업을 제공합니다. 티타늄 또는 초합금 가공 라인이 단 한 시간의 가동 중지 시간도 감당할 수 없는 경우 액체 가스 완충 장치를 확보하는 것이 필수적입니다.

High-Purity Gas Equipment

공기 분리 플랜트는 가스 이상의 것을 제공합니다. 에너지는 모든 야금 작업에서 가장 큰 비용 요소 중 하나이며, 산소 농축은 이를 직접적으로 줄이는 데 도움이 됩니다. 산소 기반 제련에 대한 업계 경험에 따르면 공기 연소 공정에 비해 연료가 15~25% 절약되는 것으로 나타났습니다. 이는 수익성과 환경에 좋고 이에 따라 CO2 배출량도 낮습니다.

현장 가스 생산은 공급망 위험도 제거합니다. 가스 공급업체는 늦게 운영되거나, 소진되거나, 악천후로 인해 실패할 수 있습니다. 전달된 실린더나 탱커 가스에 의존하는 공장은 생산 라인을 완전히 통제할 수 없는 상황에 노출시킵니다. 현장 발전으로 전환한 야금 시설은 자급자족, 예측 가능한 가스 순도 및 중단 없는 생산을 얻습니다. 이는 결정적인 이점이자 중단 없는 생산입니다. 이는 연중무휴 운영에 결정적인 이점입니다.

일반적인 오해는 모든 야금 공정에는 본격적인 극저온 플랜트가 필요하다는 것입니다. 실제로 소규모 스탬핑 작업장이나 제조 실험실에는 PSA 또는 멤브레인 기반 질소 발생기가 완벽하게 제공될 수 있는 반면, 24시간 제철소에는 극저온 공기 분리 장치의 용량과 순도가 필요합니다. 정답은 필요한 부피, 순도, 압력 및 연속성에 따라 달라집니다. 따라서 구매자는 프로세스 요구 사항을 먼저 정의하고 이에 따라 장비를 선택해야 합니다.

공기 분리 플랜트 공급업체를 평가하는 해외 바이어를 위해 HANTURBO는 일치하기 어려운 엔지니어링 깊이와 전체 범위 납품의 조합을 제공합니다. 2012년에 설립된 HANTURBO는 공기 분리 플랜트, 특수 가스 정화 장비, 천연가스 액화 장비, PSA 산소 및 질소 생산 시스템, CO2 액화 장비, 극저온 액체 저장 탱크를 통합하여 설계, 제조, 설치, 시운전 및 유지 관리를 한 곳에서 처리하는 종합 솔루션 제공업체입니다.

야금과의 연관성은 매우 깊습니다. 공기 분리는 야금, 석유화학, 석탄 화학 산업 전반에 걸쳐 적용되며 야금은 회사의 주요 응용 분야 중 하나입니다. 극저온 공기 분리 장치는 중국 최고의 대학 중 하나인 저장대학교와의 지속적인 기술 협력을 통해 설계되었으며, 철강 제조업체와 합금 생산업체에 직접적으로 중요한 두 가지 이점, 즉 높은 아르곤 회수율과 낮은 에너지 소비를 제공하며, 두 가지 모두 공장의 전체 수명 주기에 걸쳐 시스템 경제성을 향상시킵니다.

품질 보증은 ISO9001, ISO14001 및 ISO45001 인증, 특수 장비 생산 라이센스, AAA 신용 등급 및 여러 특허 기술을 기반으로 구축되었습니다. 국제 프로젝트의 경우 상하이 항과 닝보-저우산 항에서 약 200km 떨어진 저장성 후저우에 있는 HANTURBO의 제조 시설은 해외 장비 주문에 대한 실용적이고 비용 효율적인 물류를 보장합니다. 이 회사는 대규모 다국적 기업에서 소규모 독립 공장에 이르기까지 전 세계적으로 공기 분리 솔루션을 공급하고 판매 후 설치, 시운전 및 유지 관리 지원을 통해 모든 장치를 지원합니다. 신뢰할 수 있는 공기 분리 플랜트 파트너를 찾는 야금 구매자를 위해 HANTURBO는 용광로 작동, 철강 품질 일관성 및 운영 비용 통제를 유지할 수 있는 기술 기반 및 프로젝트 실행 기능을 제공합니다.

공기 분리 플랜트는 제련, 정제, 열처리, 용접 및 특수 합금 생산을 가능하게 하는 산소, 질소 및 아르곤을 공급합니다.

극저온 증류는 대량 야금의 표준입니다. PSA 및 멤브레인 시스템은 더 작은 규모의 주문형 애플리케이션에 적합합니다.

산소 농축은 연료 사용을 15~25% 절감하고 현장 생성은 공급망 위험을 제거합니다.

공급업체를 선택할 때 금속 응용 경험, 에너지 효율적인 ASU 설계, 검증된 품질 인증 및 전체 범위의 프로젝트 지원을 찾으십시오.

보크사이트부터 알루미늄까지, 용융 철부터 고강도 강철까지, 티타늄 임플란트부터 용접된 자동차 프레임까지, 공기 분리 플랜트는 현대 야금학의 조용한 중추입니다. 올바른 장치와 올바른 파트너를 선택하는 것은 야금 작업에서 내릴 수 있는 가장 중요한 결정 중 하나입니다.