용선 내 P에 미치는 P와 Cr의 영향

Abstract

최근. 고철 가격 및 전력 원단위 상승으로 인해 전기로를 이용한 Stainless steel을 만드는 방법 대신 고로 용선을 이용하는 방법이 주목받고 있다. 하지만 이러한 조업을 위해 사용되는 Cr 광석의 경우 P, C, Si 등 다양한 불순 원소를 포함하고 있고, 이러한 불순물로 인해 조업의 효율이 낮아지게 된다. 그러므로 효율적인 조업을 위해서는 이러한 원소의 효율적인 제거가 필요하다. 특히 P의 경우 입계편석에 의해 응력부식균열, 소입취성, 용접성 저하 등을 유발하여 최종제품의 기계적 성질에 악영향을 끼치게 된다. 이러한 이유로 탈린 공정에 관한 연구가 중요하다. 지금까지 많은 연구자들이 탈린 공정의 효율적인 진행을 위해 P의 열역학적 거동에 관한 연구를 진행하였지만, 대부분이 1500℃이상의 고온에서 측정된 값이고, 그 값 또한 측정한 연구자에 따라 차이가 존재한다. 하지만 효율적인 탈린 공정 예측을 위해서는 1300~1400℃의 낮은 온도범위에서 P에 대한 열역학적 자료가 필요하다. 특히, P에 대한 기본연구에 해당하는 P의 self interaction parameter의 경우 1300℃의 저온에서 측정된 값이 거의 없을 뿐 아니라, 측정된 값 역시 값의 편차가 심하여 신뢰하기 어렵다. 구에서는 1300~1400℃의 온도 범위에서 Fe-Csat-P melt와 CaO-CaF2 slag, 그리고 Fe-Csat-P melt와 CaO-Al2O3-CaF2 slag 간의 P의 분배비를 측정하여 이를 바탕으로 각 온도에서 두 유형의 slag의 탈린능을 측정하였다. P 농도에 따른 slag와 metal간의 P의 분배비를 측정하였고, 이렇게 측정된 분배비를 이용하여 각각의 온도에서 두가지 조성의 slag의 탈린능을 열역학적으로 계산하였다. 산소 용해도를 고정하기 위해 CO분위기에서 C 도가니를 사용하여 실험을 진행하였다. 이렇게 측정된 탈린능을 이용하여 각 온도에서 P 농도에 따른 P의 activity coefficient를 구하였고, 여기서 C이 P에 미치는 영향을 열역학적으로 계산하여 이를 제외시켰다. 이때 P 농도가 증가함에 따라 C 농도가 줄어드는 열역학적 관계를 고려하여 신뢰성이 있는 P의 self interaction parameter 값을 구하고자 하였다. 그 결과, 1300 ~ 1400℃의 온도범위에서 P의 self interaction parameter 값을 측정할 수 있었고, 그 값은 0.054로 나타났으며, 온도의존성 없이 일정한 값을 나타내는 것을 나타내었다. 이렇게 구한 값을 이용하여 Cr이 P에 미치는 영향을 구하였으며, 그 값은 0.0275로 온도의존성이 없는 값이 나왔다