인공흑연 전극은 석유 코크스, 침상 코크스, 콜타르 등의 원료를 소성, 분쇄, 혼합, 반죽, 성형, 소성, 함침, 흑연화 및 기계적 가공을 거쳐 제조되는 고온 내성 흑연 전도성 물질로, 천연 흑연을 원료로 하는 천연 흑연 전극과 구별하기 위해 인공흑연 전극(이하 흑연 전극)이라고 합니다. 품질 지표에 따라 일반 전력 흑연 전극, 고출력 흑연 전극, 초고출력 흑연 전극으로 구분됩니다.
고출력 흑연 전극은 고품질 석유 코크스(또는 저급 침상 코크스)로 생산되며, 때때로 전극 본체에 함침 처리가 필요합니다. 이러한 전극은 일반 고출력 흑연 전극보다 물리적 및 기계적 특성이 우수하며, 저항이 낮아 더 높은 전류 밀도를 허용합니다.
고출력 흑연 전극은 18~25A/cm2의 전류 밀도를 사용할 수 있게 해주며, 주로 고출력 아크로 제강에 사용됩니다.
전기로 제강은 흑연 전극을 많이 사용하는 공정입니다. 중국에서 전기로 제강은 조강 생산량의 약 18%를 차지하며, 제강에 사용되는 흑연 전극은 전체 흑연 전극 사용량의 70~80%를 차지합니다. 전기로 제강은 흑연 전극을 용광로 전류에 투입하고, 고온 열원에서 발생하는 전기 극성과 전하 사이의 아크를 이용하여 제강하는 방식입니다.
아크로는 주로 산업용 황린, 규소 등의 생산에 사용되며, 특징은 전도성 전극의 하단부가 장입물 내부에 묻혀 있고, 재료층 내부에서 아크가 발생하여 장입물 자체의 저항으로부터 열에너지를 받아 장입물을 가열한다는 점입니다. 따라서 높은 전류 밀도가 요구되며, 아크로는 흑연 전극을 필요로 합니다. 예를 들어 규소 1톤 생산에는 약 100kg의 흑연 전극이 소모되고, 황린 1톤 생산에는 약 40kg의 흑연 전극이 필요합니다.
흑연 제품 생산용 흑연화로, 유리 용융로, 탄화규소 생산용 전기로는 저항로에 속합니다. 로 내부의 물질은 발열 저항체이자 가열 대상물입니다. 일반적으로 전도성 흑연 전극이 저항로 끝부분의 벽면에 매립되어 있으며, 이 흑연 전극은 간헐적으로 소모됩니다.
미가공 흑연 전극은 다양한 도가니, 주형, 보트, 가열체 및 기타 특수 형상의 흑연 제품을 가공하는 데에도 사용됩니다. 예를 들어, 석영 유리 산업에서는 전기 퓨즈관 1톤 생산에 흑연 전극 빌릿 10톤이 필요하며, 석영 벽돌 1톤 생산에는 흑연 전극 빌릿 100kg이 필요합니다.
2016년 4분기부터 철강 산업의 공급측 개혁 정책이 추진되면서, 노후 생산 설비를 없애는 최우선 과제로 바닥철근(floor iron) 제거가 급부상했습니다. 2017년 1월 10일, 국가발전개혁위원회 부주석은 중국철강협회(CISA) 2017년 이사회에서 2017년 6월 30일까지 모든 바닥철근을 제거해야 한다고 밝혔습니다. 2017년 중국의 전기로(eAF) 제강 총 설비 용량은 약 1억 2천만 톤이었으며, 이 중 8,660만 톤은 가동 중이었고 1,560만 톤은 가동이 중단된 상태였습니다. 2017년 10월 말 기준 전기로 제강 설비 용량은 약 2,650만 톤이었으며, 이 중 약 30%가 재가동되었습니다. 중주파로(medium frequency furnace) 설비 감축의 영향을 받았던 전기로 제강이 활발히 재가동되면서 전기로 제강의 경제적 효과가 두드러지게 나타나고 있습니다. 전기로 제강 분야에서는 고출력 및 초고출력 흑연 전극에 대한 수요가 높고 구매 열기도 높습니다.
2017년 국내 흑연 전극 가격이 급등하고 해외 수요가 증가하면서 국내외 시장 모두 호황을 누렸습니다. 중국에서는 '바닥 철' 규제 완화, 전기로 생산 능력 증대, 탄소 기업의 환경 보호 생산 제한 등 여러 요인으로 인해 2017년 국내 흑연 전극 가격이 급등하며 국내 흑연 전극 시장의 공급 부족을 나타냈습니다. 동시에 중국 흑연 전극 시장의 성장은 해외 흑연 전극 수요가 강세를 보이고 있음을 보여줍니다. 국내외 모두 흑연 전극에 대한 높은 수요를 보이고 있지만, 업계는 여전히 공급 부족 상황에 놓여 있습니다.
따라서 고출력 흑연 전극 산업에 대한 투자 매력은 여전히 강하다.
세계 철강 산업의 발전과 함께 전기로가 점차 대형화, 초고출력화, 컴퓨터 자동 제어 등 다양한 측면에서 발전함에 따라 고출력 전기로의 사용이 증가하고 있으며, 이는 고출력 흑연 전극의 적용을 촉진하고 있습니다.
미국, 유럽, 일본 등 선진국 및 지역과 비교했을 때, 중국의 고출력 흑연 전극 산업은 시작이 늦었고 초기에는 주로 수입에 의존했으며, 생산량은 수요에 훨씬 못 미쳤습니다. 그러나 철강 산업의 발전과 기술 진보에 힘입어 중국은 점차 외국의 기술 독점을 깨뜨리고 고출력 흑연 전극 생산 능력을 증대시키며 제품 품질 또한 빠르게 향상시켜 왔습니다. 현재 중국산 고출력 흑연 전극은 대형 전기로에서 우수한 성능을 발휘하며 모든 성능 지표에서 국제 최고 수준에 도달했습니다. 중국산 고출력 흑연 전극은 국내 시장뿐 아니라 해외 수출량도 상당 부분 차지하며 수입 의존도가 낮아지고 있습니다.
고출력 전기로 제강 기술 개발은 전기로 제강 산업 발전의 중요한 추세입니다. 향후 고출력 전기로 제강 생산량이 증가함에 따라 고출력 흑연 전극에 대한 수요도 증가할 것이며, 이는 중국 내 고출력 흑연 전극 생산을 촉진할 것입니다. 국내 고출력 흑연 전극 기업들은 산업 사슬을 확장하고, 원자재 연구 개발 및 생산 설비 구축에 투자함으로써 기업 비용을 효과적으로 절감하고 영업 이익을 향상시킬 수 있습니다.
게시일: 2022년 5월 31일