금속 탈산. 석유와 가스의 큰 백과 사전

노상, 전로, 전기제강 등 모든 철강 생산 방식에서 불순물(Si, Mn, C)이 소진됨에 따라 산소 함량이 지속적으로 증가하며 용융 종료 시 액체 금속의 용존 산소 함량이 결정됩니다. 주로 탄소 농도에 의해; 산소 농도는 낮은 탄소 함량에서 최대값에 도달합니다. 특성에 대한 산소의 유해한 영향을 피하기 위해 지정된 탄소 함량에 도달 시(산화제1철 함유 및 용해된 형태) 단단한 금속용융이 끝날 때 고품질 잉곳을 얻기 위해 강철을 탈산합니다. 탈산 과정에서 강철은 산소를 제거하고(용존 산소 농도 감소), 아마도 탈산 생성물이 금속에서 완전히 제거될 수 있습니다. 비활성 형태의 금속에 남아 있는 산소는 완성된 강철의 특성에 훨씬 적은 영향을 미칩니다.
야금술에서, 다음 방법철강 탈산, a) 석출 탈산; b) 확산 탈산; c) 합성 슬래그를 사용한 탈산; d) 진공에서 탈산.
가장 일반적인 방법인 석출탈산법은 산소에 대한 친화력이 더 큰 탈산원소(Mn, Si, Ti, Zr, Al, Ca)와 결합하여 액체 금속에 용해된 산소 농도를 낮추는 방법입니다. 철보다.
탈산제(E)를 첨가하면 금속에서 다음과 같은 상호작용이 발생합니다.

x[O] + y[E] = EyOxg.l.t

기체, 액체 또는 고체 상태의 탈산 원소의 산화물이 형성되며 강철에 녹지 않습니다. 용존 산소 농도의 감소 정도는 탈산 원소의 특정 농도와 평형을 이루는 액체 철에 용해 된 산소의 농도에 의존하는 탈산 원소의 탈산 능력에 기인하며,
산소에 대한 탈산 요소의 친화력이 증가함에 따라 탈산 능력이 증가합니다(그림 57).
탈산 반응의 열역학적 데이터는 표에 나와 있습니다. 14.

낮은 비중으로 인해 생성된 탈산 생성물은 금속에서 어느 정도 제거됩니다. 탈산 생성물로부터 액체강 정제의 완전성은 입자의 크기, 조성 및 특성, 확대 능력, 금속 습윤성, 금속의 점도 및 온도에 따라 달라집니다. 입자의 조대화 및 액체강으로부터의 부유에 가장 유리한 조건은 액체 저융점 탈산 생성물의 형성 중에 생성되며, 이는 일반적으로 탈산 능력이 낮은 원소(Mn, Si) 산화물의 특징입니다. 원소(Al, Ti, Zr)의 탈산 능력이 증가함에 따라 입자의 융점이 높아져 산소 함량이 낮은 강철을 얻기가 어렵습니다. 복합 탈산제(Si-Mn, Si-Ca, Al-Mn-Si, Si-Al-V-Zr, Al-Si-Ca 등)를 사용하는 것이 좋습니다. 조대화 및 빠른 부상이 형성됨 탈산 생성물.
가장 널리 사용되는 탈산제는 망간, 규소(합금 철 형태) 및 알루미늄입니다.
망간은 비교적 약한 탈산제이지만 모든 철강의 탈산에 사용되며 비등강 생산에 없어서는 안 될 물질입니다. 망간에 의해 탈산되면 액체강의 함량에 따라 xMnO * yFeO 용액이 고체 또는 액체 상태로 형성됩니다. 금속의 잔류 망간이 증가함에 따라 탈산 생성물의 MnO 함량이 증가하여 유리 MnO가 형성됩니다.
실리콘은 더 강력한 탈산제입니다. 강철 함량이 증가하는 규소 탈산 생성물은 액체 철 규산염에서 고체 실리카까지입니다.
망간 및 규소와의 결합 탈산은 망간 및 철 규산염을 생성하며, 그 조성은 Mn, Si 및 산소 농도의 비율에 따라 다릅니다.망간의 존재하에 규소의 탈산 능력이 증가합니다.
알루미늄은 매우 활동적인 탈산제입니다. 실제로 일반적으로 수행되는 과잉 알루미늄의 도입으로 알루미나의 고체 미세 입자가 형성됩니다. 금속의 알루미늄 농도가 충분하지 않으면 FeO*Al2O3 입자가 형성됩니다.
금속과 슬래그 사이의 제1철 산화물의 분포 법칙에 기초한 확산 탈산은 슬래그 탈산으로 환원됩니다. 슬래그의 탈산으로 인한 FeO 농도의 감소는 주어진 온도에서 두 상 사이의 평형 분포가 될 때까지 금속에서 슬래그로 산소의 확산을 유발합니다.

슬래그를 탈산하기 위해 분말 탈산 혼합물이 표면에 적용됩니다 - 코크스, 목탄, 페로 규소가 풍부한 알루미늄, 확산 탈산 동안 금속은 탈산 생성물에 의해 오염되지 않지만 구현에는 환원 분위기와 오랜 시간이 필요합니다. 용광로 생산성의 감소와 관련이 있습니다. 이 탈산법은 전기로에서 고품질강의 제련에 널리 사용되며, 환원성 분위기는 큰 어려움 없이 생성될 수 있습니다.
합성 슬래그(FeO 함량이 낮은 산성 또는 염기성)를 사용한 강철의 탈산은 분포 법칙에 따라 금속에서 FeO 추출을 기반으로 합니다. 이 탈산 방법에 따르면 강철을 액체 합성 슬래그가 든 국자에 붓습니다. 슬래그의 유화로 인해 탈산이 빠른 속도로 진행됩니다. 합성 염기성 슬래그로 철강을 가공할 때 탈산 외에 금속의 탈황이 가능합니다.
탈산성화 연습. 강철의 탈산 정도에 따라 비등, 반 진정 및 침착 철강이 구별됩니다 (그림 58).
끓는 강철 - 부분적으로 탈산된(끓는 동안 망간과 탄소에 의해) 강철, 가스가 풍부하게 방출되는 주형에서 응고되며, 주로 액체 금속에 용해된 탄소와 산소의 상호 작용(최대 90% CO) 산물입니다. 끓는 강철 잉곳의 구조와 품질은 가스 발생의 강도에 따라 다릅니다(그림 58, a). 끓는 강철은 노상 용광로와 전로에서 제련됩니다. 0.02~0.27%의 탄소(드물게 0.35%까지)와 최대 0.6%의 망간을 포함합니다. 끓는 강철의 주요 탈산제는 용광로 또는 국자로 도입되는 탄소 75% 페로망간입니다. 국자에서의 탈산은 더 경제적으로 실현 가능하지만, 철망간 소비는 감소하고(최대 25%) 용융 시간은 단축됩니다(5-15분). 국자에서 탈산 중 망간 폐기물은 20-40 %, 용광로에서 탈산 중 - 35-70 %입니다.
탈산도 측면에서 반 진정 강철은 끓는 것과 차분한 것 사이의 중간 위치를 차지합니다. 금속에 첨가된 탈산제의 양은 가스 방출을 완전히 방지하기에 충분하지 않으므로 반 조용한 강철 잉곳에서 가스 기포와 미개발 수축 공동이 관찰됩니다(그림 58, b). 반 조용한 강철 잉곳은 끓는 강철 잉곳보다 화학적 균질성이 더 큽니다.

반 조용한 강철은 노상 용광로 및 전로에서 제련됩니다. 그것은 0.1-0.3% C, 0.35-0.85% Mn 및 최대 015% Si를 포함합니다. 반 조용한 강철은 용광로(페로망간, 고로 페로실리콘)에서 탈산된 다음 국자(페로실리콘, 탄화규소, 알루미늄, 페로티타늄)에서 또는 국자에서만 탈산됩니다. 때때로 소량의 알루미늄(0.018-0.05kg/t)이 금형에 추가됩니다. 금속 비등을 제어할 수 있는 병 몰드에서도 반 조용한 강철을 얻을 수 있습니다.
조용한 강철은 과량의 강력한 탈산제에 의해 탈산되며, 이는 금형에서 금속의 냉각 및 응고 중에 용존 산소와 탄소의 상호 작용 가능성을 배제합니다. 잔잔한 강철 주괴는 상대적으로 작은 편석, 조밀한 구조 및 수익성 있는 부분에 집중된 수축 구멍의 존재가 특징입니다(그림 58, c). 화학적 조성면에서 침착강은 매우 다양하며 탄소(최대 2.0% C) 및 합금강이 제련됩니다. 조용한 강철은 노상, 전기로 및 변환기에서 제련됩니다.
차분한 강철을 탈산시키는 방법은 매우 다양합니다. 모든 방법을 사용하여 금속의 품질이 크게 저하되는 산화물 개재물의 함량이 가능한 가장 낮은 잘 탈산된 강철을 얻기 위해 노력합니다. 산화물 개재물이 있는 강철의 오염은 탈산제의 도입 방법과 순서에 따라 다릅니다.
탄소 및 저탄소 페로망간, 경주철, 고로 및 45% 페로실리콘, 유성 망간, 알루미늄, 페로알루미늄, 규소칼슘, 규소알루미늄, 알칼 규소 탄화물, 규소지르코늄 등이 탈산제 국자로 사용됩니다. 때때로 강철은 용광로에서 실리콘으로 먼저 탈산되지 않고 국자에서 탈산됩니다.
산화물 개재물에 의한 강의 오염을 줄이고 보다 균일한 분포를 위해 알루미늄, 규소칼슘 또는 알시칼이 최근 특수 튜브를 통해 레이들에 도입되었습니다. 액체 알루미늄으로 국자에서 강철을 탈산시키는 방법도 제안되었습니다.

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용접 중 강의 탈산은 망간, 실리콘, 티타늄, 알루미늄과 같은 산소 친화도가 높은 원소와 용접 풀을 합금하여 수행됩니다. 이러한 요소는 전극 와이어, 전극 코팅 또는 교환 반응의 결과로 용접 플럭스에서 도입됩니다.

철강 탈산은 비금속 개재물의 수를 줄이고 입자를 미세화하기 위해 수행됩니다. 비금속 개재물이 적고 강에 균일하게 분포되어 있을수록 취성 임계값이 낮아지고 강도와 인성이 높아집니다. 충격 강도는 강철 입자 크기에 따라 달라집니다. 천연 입자가 미세할수록 충격 강도가 높아집니다.

철강 탈산은 산소에 대한 화학적 친화력이 철보다 큰 금속의 도움으로 수행됩니다. 일반적으로 망간, 규소 및 알루미늄은 탈산에 사용됩니다.

주요 스크랩 공정에서 철강의 탈산은 FeO가 소모됨에 따라 순수한 끓는점에서도 시작됩니다. 최종 탈산은 전로강의 탈산과 유사하게 수행됩니다. 페로망간 및 고로 페로실리콘은 용융물을 슈트 또는 국자로 태핑할 때 페로실리콘(45% Si) 및 알루미늄이 풍부한 용해로에 로드됩니다. 주요 스크랩 공정은 일반적으로 제련된 차분한 강철입니다.

주요 스크랩 공정에서 철강의 탈산은 FeO가 소모됨에 따라 순수한 끓는점에서도 시작됩니다. 최종 탈산은 전로강의 탈산과 유사하게 수행됩니다. 페로망간 및 고로 페로실리콘은 용융물을 슈트 또는 국자로 태핑할 때 페로실리콘(45% Si) 및 알루미늄이 풍부한 용해로에 로드됩니다. 주요 스크랩 공정은 일반적으로 차분한 강철을 제련하는 것입니다.

철강 탈산은 철강의 산화물과 주로 철을 제거하기 위해 수행되며, 이는 철강의 적색 취성 및 기계적 특성 저하를 유발합니다. 탈산 조건에 따라 차분하고 끓는 강이 구별됩니다. 조용한 강철은 페로망간, 페로실리콘 및 알루미늄으로 탈산됩니다. 잉곳의 균열이 조밀하다. 끓는 강은 철망간에서만 탈산됩니다. 그것은 압연 중에 용접되는 상당한 양의 기포를 포함합니다. 고로 페로망간 및 페로실리콘을 사용한 탈산은 전로에서 직접 수행되고 45% 페로실리콘 및 알루미늄을 사용한 탈산은 전로에서 레이들로 배출될 때 금속 스트림으로 유입될 때 레이들에서 수행됩니다. 변환기에 넣으면 목표를 달성하지 못합니다. 가벼움으로 인해 금속에 가라 앉지 않습니다.

산 공정의 철강 탈산은 노상 공정과 유사하지만 확산 탈산에도 차이가 있습니다. 산화 슬래그를 제거하고 페로망간, 내화 점토 및 분쇄된 페로실리콘, 코크스 또는 목탄으로부터 새로운 것을 생산해야 합니다. . 20~40분 동안 노출되면 산화물의 환원으로 인해 슬래그가 밝아지고 금속이 탈산됩니다.

강철 탈산은 다음 알루미늄 소비에서 수행되어야 합니다. 몰리브덴 강 등급의 경우 0 5 kg/t 이하, 크롬-몰리브덴 강 등급의 경우 0 7 kg/t 이하입니다.