강철 탈산 방법
탈산은 철강 잉곳 및 철강 제품의 품질을 보장하는 중요한 작업입니다. 제강은 산화정련 공정으로, 용강에는 필연적으로 일정량의 산소가 용해됩니다. 1600에서 용강의 산소 용해도는 0.23%에 도달할 수 있습니다(Fe-O 상태 다이어그램 참조). 산화정련이 끝난 후 용강의 산소함유량은 제강방법 및 강종 규격에 따라 다르지만, 일반적으로 고체철의 산소 용해도는 매우 낮습니다. 예, [kg2] - Fe[kg2] 단위의 최대 용해도는 0.0082%입니다. 용강의 응고 과정에서 산소는 FeO 형태로 석출되어 결정립계에 분포되어 강의 소성을 감소시킵니다. 결정립계의 FeO 및 FeS도 저융점(910) 물질을 형성하여 열간 가공 중에 강철이 뜨거워지기 쉽습니다. 강괴 주형 내 탈산이 부족한 용강의 응고 과정에서는 용강의 용존 산소량이 매우 낮기 때문에 용강 내 산소가 점차 풍부해지면서 탄소-산소 균형 값을 초과하는 잉여 산소가 계속해서 반응하게 됩니다. 탄소와 함께 CO를 생성합니다. 이 가스는 강철 주괴 내부에 기포를 일으키고, 심한 경우 "부풀어오르는 현상"이 발생합니다. 따라서 제강의 마지막 단계에서는 탈산이 필요하다. 침전 탈산, 확산 탈산, 진공 탈산의 세 가지 주요 방법이 있습니다.
석출 탈산은 용강에 철보다 산소와의 친화력이 큰 원소(탈산제)를 첨가해 용강 중의 용존산소와 결합해 용강에 불용성인 산화물이나 복합산화물을 형성하는 방식이다. 침전물, 반응은 다음과 같습니다.
[160-01](1) 식 [kg2][M]에서, [O]는 각각 강철에 용해된 탈산소 원소와 산소를 나타냅니다. [M]과 [O][kg2]는 탈산소 반응의 평형 상수이며, 그 역수를 탈산소 상수라고 합니다. 값이 작을수록 원소의 탈산 능력이 강해집니다. 각 원소의 탈산소 상수는 표 [각 원소의 탈산소 반응 및 탈산소 상수]에 나타내었다. 각 원소의 탈산 능력은 강한 것부터 약한 것 순으로 세륨, 지르코늄, 알루미늄, 티타늄, 붕소, 규소, 탄소, 바나듐, 망간, 크롬 순입니다. 생산 과정에서 더 저렴한 망간, 실리콘, 알루미늄이 종종 탈산제로 사용됩니다. 그리고 철합금(예: 망간철, 규소철) 형태로 강철에 첨가됩니다.
석출된 탈산생성물이 제때에 제거되지 않으면 견고한 강철에 비금속 개재물이 되어 강철의 품질에 영향을 미치게 됩니다. 탈산생성물의 밀도(일반적으로 3~5g/cm2)는 용강의 밀도(7.1g/cm3)보다 작으므로 부유하여 제거될 수 있으며, 부유속도(cm/초)는 다음과 같이 대략 계산할 수 있습니다. Stokes 공식:
[160-02](2) 여기서 중력 가속도(981cm/초)는 용강의 점도(Poise)입니다. 탈산 생성물(cm), [160-100], [160-101]은 각각 용강의 밀도와 탈산 생성물의 밀도(g/cm)이다. 식 (2)를 보면 반경이 증가할수록 부유 속도가 크게 증가함을 알 수 있다. Si-Mn, Si-Ca, Si-Mn-Al, Mn-Si-Ca 등과 같은 "복합 탈산제"가 탈산에 사용되는 경우 탈산 생성물은 녹는점을 갖는 이러한 원소 산화물의 혼합물이 됩니다. 단일 원소 산화물보다 녹는점이 낮고 큰 입자로 응집되기 쉬우며 부유하고 더 빨리 제거될 수 있습니다. 이러한 복합 탈산소제는 생산에 사용되었습니다.
1970년대부터 개발된 방식은 스프레이 건을 이용해 분말형 탈산제(칼슘, 마그네슘, 희토류 금속, 알루미늄, 규소철 등)를 운반가스(아르곤, 질소)를 통해 용강에 직접 투입하는 방식이다. ) 산소를 더 낮은 수준(ppm 수준)으로 제거합니다. 부풀린 칼슘(끓는점 약 1484)은 제강온도에서 기포로 변하여 상승하며, 기포-액강계면에서도 탈산반응이 일어난다. 이러한 종류의 탈산을 분말 분무 탈산이라고도 하며 그 본질은 여전히 침전 탈산이다(분무 야금 참조).
확산 탈산 전기로 제강의 환원 기간 동안 슬래그에는 [kg2]FeO[kg2]가 거의 포함되어 있지 않으며 다음 반응에 따라 용강의 산소가 슬래그에 유입됩니다.< /p>
[160-03] 이것을 확산탈산소화라고 합니다. 확산 탈산을 계속하려면 탈산제(일반적으로 사용되는 규소철분말, 탄소분말, 탄화칼슘분말, 일부 합금강에는 알루미늄분말, 규산칼슘분말 등의 강탈산제를 사용하기도 함)를 슬래그에 일괄 첨가하여 슬래그 [kg2]FeO[kg2] 함량을 매우 낮게 유지하십시오. 확산탈산의 생성물은 용강을 오염시키지 않으므로 고품질의 철강을 제련하는데 있어서 더 좋은 탈산법이다. 단점은 반응속도가 느리고 시간이 오래 걸려 고온 슬래그에 의해 노 라이닝이 심하게 침식된다는 점이다.
위의 두 가지 탈산 방법에는 각각의 장점과 단점이 있습니다. 각각의 장점을 최대한 활용하기 위해 침전 및 확산 종합 탈산 방법도 널리 사용됩니다.
즉, 전기로의 환원기간 초기에는 용강 중의 산소함유량을 빠르게 감소시키기 위해 먼저 석출탈산을 사용한다. 얇은 슬래그가 형성되면 확산탈산을 이용한다. 확산탈산기간 동안 석출된 탈산생성물은 부유할 수 있는 충분한 시간을 갖게 되며, 환원기간이 끝나면 마지막으로 탈산을 위해 알루미늄을 투입하게 된다. 이는 철강의 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 제련 시간을 단축시킬 수 있습니다.
진공 탈산은 용강 내 탄소-산소 반응을 보다 완전하게 하기 위해 저압에서 수행되는 탈산 반응이다.
[161-01] 온도가 일정할 때, 진공, 그러면 [%C][%O] 생성물도 감소하고 탄소의 탈산 능력이 증가합니다. 진공 탈산은 실제로는 저압 하에서 용강에 함유된 탄소를 이용하여 탈산하는 것입니다. 장점은 다음과 같습니다. 탈산소 생성물은 가스이며 비금속 개재물을 형성하지 않습니다. CO 기포가 떠오르고 용융 풀을 휘저어 질소와 수소 제거에 유리합니다. 더 이상 상압 하에서 탄소-산소 반응을 할 수 없는 용강은 진공 하에서 탄소-산소 반응을 계속하여 산소를 더 낮은 값으로 환원시킬 수 있으며, 탄소의 환원 값은 산소 환원 값의 3/4입니다. . 진공 탈산은 용강을 진공 용해하거나 진공 처리하는 동안 수행됩니다.
로 외부 정련용 레이들에 아르곤 가스를 불어넣어 용강 중의 탈산, 탈탄, 탈가스 및 개재물을 제거하는 공정은 아르곤 기포 내의 CO 분압이 극히 낮기 때문에 발생하는 현상이다. 탄소-산소 반응을 촉진합니다. 이는 더 완전하므로 진공 탈산과 유사한 역할을 할 수도 있습니다(진공 야금 참조).
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