탈산소
Deoxidization탈산소는 제강 중에 산소 함량을 제거하기 위해 야금 분야에서 사용되는 방법입니다.반대로 항산화제는 식품의 저장과 같은 안정화를 위해 사용된다.산소는 종종 생산되는 강철의 품질에 악영향을 미치기 때문에 제강 공정에서 탈산소는 중요합니다.탈산화는 주로 별도의 화학종을 첨가하여 산소의 영향을 중화시키거나 산소를 직접 제거함으로써 이루어진다.
산화
산화는 원소가 전자를 잃는 과정이다.예를 들어, 철은 두 개의 전자를 산소로 전달하여 산화물을 형성합니다.이 문제는 제강 공정의 의도하지 않은 부분으로 모든 과정에서 발생합니다.
산소 송풍은 선철을 통해 산소를 송풍하여 탄소 함량을 낮추는 제강 방법입니다.산소는 제조 공정의 다양한 단계에서 나타나는 탄소, 실리콘, 인, 망간과 같은 불필요한 원소와 산화물을 형성합니다.이러한 산화물은 강철 풀의 맨 위로 떠오르며 선철에서 제거됩니다.하지만, 산소 중 일부는 철분 자체와 반응할 것이다.
용융과 관련된 높은 온도 때문에 공기 중의 산소가 부어지는 동안 녹은 쇳물에 녹을 수 있습니다.제련 공정 후 남은 부산물인 슬래그는 황이나 산화물과 같은 불순물을 더 많이 흡수하고 강철이 더 이상 산화되지 않도록 보호하는 데 사용됩니다.하지만 여전히 산화의 원인이 될 수 있습니다.
일부 공정은 여전히 산화를 초래할 수 있지만 강철의 제조 과정에서 산소 함량과 관련이 없습니다.예를 들어, 녹은 강철의 철이 공기 중의 산소나 물과 반응할 때 형성되는 붉은 산화철이다.일반적으로 강철이 다양한 시간 동안 사용된 후에만 발생합니다.전기 아크로와 같은 제강 공정 자체의 일부 물리적 구성 요소도 마모되고 산화될 수 있습니다.이 문제는 일반적으로 환경 [1]조건에 저항하는 내화 금속을 사용함으로써 해결됩니다.
강철은 적절히 탈산되지 않으면 인장 강도, 연성, 인성, 용접성, 연마성, 가공성 등 다양한 특성을 잃게 됩니다.이는 강철의 [2]응고 과정에서 가스의 기포인 비금속 함유물과 가스 기공이 형성되기 때문입니다.
탈산화제의 종류
금속 탈산화제
이 탈산 방법은 강철에 특정 금속을 첨가하는 것입니다.이러한 금속은 불필요한 산소와 반응하여 강한 산화물을 형성하며, 순수한 산소에 비해 강철의 강도와 품질을 감소시킵니다.
탈산소에 대한 화학 방정식은 다음과 같다.
여기서 n과 m은 계수, D는 탈산제, O는 산소이다.
따라서 관련된 화학 평형 방정식은 다음과 같다.
여기서ox a는 강철 내 산화물의 활성 또는 농도, a는D 탈산제의 활성, a는O 산소의 활성입니다.
평형상수eq K가 증가하면 a가ox 증가하여 산화물 생성물이 많아진다.
K는eq 다음 방정식을 통해 강철 온도로 조작할 수 있습니다.
여기서D A와D B는 다른 탈산화제에 고유한 매개변수이고 T는 K° 단위의 온도이다.1873 K°[1][3]의 온도에서 특정 탈산화제에 대한 값은 다음과 같습니다.
| 탈산소제 | A | B | Keq. |
|---|---|---|---|
| 망간 | 12,440 | 5.33 | 1.318 |
| 실리콘 | 30,000 | 11.5 | 4.518 |
| 알루미늄 | 62,780 | 20.5 | 13.018 |
다음은 일반적으로 사용되는 금속 탈산화제 목록입니다.
- 페로실리콘, 페로망간, 규화칼슘 - 탄소강, 스테인리스강 및 기타 철 합금 제조에 사용되는
- 망간 - 제강 시 사용
- 탄화규소, 탄화칼슘 - 제강 시 레이들 탈산제로 사용
- 알루미늄 드로스 - 2차 제강에 사용되는 레이들 탈산소제이기도 합니다.
- 칼슘 - 철 및 비철 합금의 탈산화제, 탈황제 또는 탈탄소로 사용
- 티타늄 - 강철의 탈산화제로 사용
- 인, 구리(I) 인 - 무산소 구리 생산에 사용
- 육붕화칼슘 - 무산소 구리 생산에 사용되며, 탈산인보다 높은 전도성 구리를 산출
- 이트륨 - 바나듐 및 기타 비철 금속을 탈산하는 데 사용
- 지르코늄
- 마그네슘
- 카본
- 텅스텐
진공 탈산
진공탈산이란 불순물을 진공으로 제거하는 방법이다.강철의 탄소와 산소의 일부가 반응하여 일산화탄소를 형성합니다.CO 가스는 액체강 상단으로 떠오르고 진공 시스템에 의해 제거됩니다.
진공 탈산 작용과 관련된 화학 반응은 다음과 같습니다.
탄소와 산소 사이의 반응은 다음과 같은 화학적 평형 방정식으로 표현된다.
여기서CO P는 형성된 일산화탄소의 분압이다.
산소 활성(aO)을 감소시키면 평형 상수가 높아져 더 많은 생성물인 CO가 발생한다.이를 위해 강철 풀을 진공 처리하면 P 값이CO 감소하여 [1][4]더 많은 CO 가스가 생성됩니다.
확산 탈산
이 방법은 슬래그의 탈산소가 강철의 탈산소로 이어진다는 생각에 의존합니다.
이 과정에 사용되는 화학적 평형 방정식은 다음과 같습니다.
여기서[O] a는 슬래그 내 산소의 활성이고(O) a는 강철 내 산소의 활성입니다.
슬래그(a[O])의 활성도를 낮추면 슬래그 내의 산소 수준이 낮아집니다.이후 산소는 강철에서 농도가 낮은 슬래그로 확산됩니다.이 방법은 코크스나 실리콘과 같은 슬래그에 탈산제를 사용하여 이루어집니다.이러한 용제는 강철과 직접 접촉하지 않기 때문에 강철 [1]자체에 비금속 용입물이 형성되지 않습니다.
레퍼런스
- ^ a b c d Kopeliovich, Dmitri. "Deoxidation of steel". Subtech. Retrieved 23 October 2014.
- ^ Kopeliovich, Dmitri. "Non-metallic inclusions". Subtech. Retrieved 24 October 2014.
- ^ "Steel Deoxidation: Part One". Total Materia.
- ^ "Inclusion Formation and Removal". neom.mems.cmu.edu. Carnegie Mellon University. Archived from the original on 27 October 2014. Retrieved 26 October 2014.