제강 공정 중 C, Si, P, Mn, S 등 불순원소를 제거할 목적으로 용강중에 산소를 흡입하여 산화정련을 한다. 정련이 진행됨에 따라 용강중 산소량은 점차 증가하여 제강말기에는 상당량의 산소가 용강중에 남게된다. 산소는 조괴시 탄소와 반응하여 강질을 저하시킨다. 따라서, 제강 공정 중 알루미늄을 첨가하여 용탕 내의 산소량을 저하시킨다. 하지만 알루미늄 ...
제강 공정 중 C, Si, P, Mn, S 등 불순원소를 제거할 목적으로 용강중에 산소를 흡입하여 산화정련을 한다. 정련이 진행됨에 따라 용강중 산소량은 점차 증가하여 제강말기에는 상당량의 산소가 용강중에 남게된다. 산소는 조괴시 탄소와 반응하여 강질을 저하시킨다. 따라서, 제강 공정 중 알루미늄을 첨가하여 용탕 내의 산소량을 저하시킨다. 하지만 알루미늄 탈산으로 인해 생성되는 Al2O3비금속 개재물은 stresspotential site로 작용해 최종제품의 연성, 인성저하 등의 문제를 일으킨다. 따라서 비금속 Al2O3 개재물은 용강내로부터 슬래그로 제거되어야 한다. 일반적으로 개재물의 효과적인 제거를 위해, 개재물은 슬래그와 용강 계면으로 떠올라 슬래그 쪽으로 빠르게 용해되어야 한다. 따라서 효과적으로 슬래그 내로 개재물을 제거하기 위해서는 슬래그와 개재물의 좋은 젖음특성, 빠른 젖음 특성, 높은 용해도가 필수적이다. [1-3] 하지만 그동안의 개재물 제거 연구는 CSLM (confocal scanning laser microscope), RCM (rotating cylinder method)방법을 이용한 결과물이며,[4-13] 접촉각 측정이나 젖음특성에 대한 연구는 이루어지지 않았다. 또한, 제강, 제선 공정에 사용되는 내화재는 크게 알루미나(Al2O3)계와 마그네시아(MgO)계가 있다. 이러한 내화재는 슬래그와 고온 (1600 ℃)에서 접촉해 있으며 내화재 내의 Porosity 등으로 침투된 슬래그 혹은 내화재의 슬래그로의 용해로 인해 내화재는 열화된다. 슬래그의 내화재로의 침투깊이를 알기 위해서는 접촉각 측정이 필요하다. 이러한 이유들로 다양한 연구팀을은 슬래그와 세라믹 기판과의 접촉각을 측정해 했다. [14-17] 하지만 기판위에 슬래그를 올린 상태에서 온도를 상승시키는 SDT (settile drop technic)실험방법을 이용한 실험값이 대부분이다. 하지만 SDT방법은 온도를 올림에 따라 발생하는 화학반응으로 인해 정확한 접촉각 실험값을 얻을 수 없다. 반면 DDT (dispensed drop technic)은 기판과 슬래그를 따로 용해 시킨 후 접촉시키는 방법으로, 초기 화학반응을 제거할 수 있으며, iso-thernal의 접촉특성을 확인할 수 있다. Choi and Lee [17] 연구팀은 SDT방법이 아닌 DDT 방법을 사용하여 Al2O3와 Al2O3-CaO의 다양한 조성의 슬래그의 접촉특성 실험을 진행하였다. 하지만 single이 아닌 sintered Al2O3 기판을 사용하였으며, 젖음속도에 대한 실험값을 측정하지 않았다. 또한 Al2O3 기판과 슬래그 계면서의 화학반응이 접촉특성에 미치는 영향에 대해 설명하지 않았다. 따라서 본 연구에서는 DDT 방법과 초고속 카메라 (1000 frame/s) 이용하여 1550 ℃에서 Al2O3 single 기판과 Al2O3-CaO 슬래그의 화학반응(용해현상)이 접촉현상에 미치는 영향에 대해 알아보고자 한다. 슬래그는 Al2O3-CaO 2원계를 사용하였으며, 1550 ℃에서 Al2O3 포화조성, 비포화 조성을 사용하였다.
제강 공정 중 C, Si, P, Mn, S 등 불순원소를 제거할 목적으로 용강중에 산소를 흡입하여 산화 정련을 한다. 정련이 진행됨에 따라 용강중 산소량은 점차 증가하여 제강말기에는 상당량의 산소가 용강중에 남게된다. 산소는 조괴시 탄소와 반응하여 강질을 저하시킨다. 따라서, 제강 공정 중 알루미늄을 첨가하여 용탕 내의 산소량을 저하시킨다. 하지만 알루미늄 탈산으로 인해 생성되는 Al2O3 비금속 개재물은 stress potential site로 작용해 최종제품의 연성, 인성저하 등의 문제를 일으킨다. 따라서 비금속 Al2O3 개재물은 용강내로부터 슬래그로 제거되어야 한다. 일반적으로 개재물의 효과적인 제거를 위해, 개재물은 슬래그와 용강 계면으로 떠올라 슬래그 쪽으로 빠르게 용해되어야 한다. 따라서 효과적으로 슬래그 내로 개재물을 제거하기 위해서는 슬래그와 개재물의 좋은 젖음특성, 빠른 젖음 특성, 높은 용해도가 필수적이다. [1-3] 하지만 그동안의 개재물 제거 연구는 CSLM (confocal scanning laser microscope), RCM (rotating cylinder method)방법을 이용한 결과물이며,[4-13] 접촉각 측정이나 젖음특성에 대한 연구는 이루어지지 않았다. 또한, 제강, 제선 공정에 사용되는 내화재는 크게 알루미나(Al2O3)계와 마그네시아(MgO)계가 있다. 이러한 내화재는 슬래그와 고온 (1600 ℃)에서 접촉해 있으며 내화재 내의 Porosity 등으로 침투된 슬래그 혹은 내화재의 슬래그로의 용해로 인해 내화재는 열화된다. 슬래그의 내화재로의 침투깊이를 알기 위해서는 접촉각 측정이 필요하다. 이러한 이유들로 다양한 연구팀을은 슬래그와 세라믹 기판과의 접촉각을 측정해 했다. [14-17] 하지만 기판위에 슬래그를 올린 상태에서 온도를 상승시키는 SDT (settile drop technic)실험방법을 이용한 실험값이 대부분이다. 하지만 SDT방법은 온도를 올림에 따라 발생하는 화학반응으로 인해 정확한 접촉각 실험값을 얻을 수 없다. 반면 DDT (dispensed drop technic)은 기판과 슬래그를 따로 용해 시킨 후 접촉시키는 방법으로, 초기 화학반응을 제거할 수 있으며, iso-thernal의 접촉특성을 확인할 수 있다. Choi and Lee [17] 연구팀은 SDT방법이 아닌 DDT 방법을 사용하여 Al2O3와 Al2O3-CaO의 다양한 조성의 슬래그의 접촉특성 실험을 진행하였다. 하지만 single이 아닌 sintered Al2O3 기판을 사용하였으며, 젖음속도에 대한 실험값을 측정하지 않았다. 또한 Al2O3 기판과 슬래그 계면서의 화학반응이 접촉특성에 미치는 영향에 대해 설명하지 않았다. 따라서 본 연구에서는 DDT 방법과 초고속 카메라 (1000 frame/s) 이용하여 1550 ℃에서 Al2O3 single 기판과 Al2O3-CaO 슬래그의 화학반응(용해현상)이 접촉현상에 미치는 영향에 대해 알아보고자 한다. 슬래그는 Al2O3-CaO 2원계를 사용하였으며, 1550 ℃에서 Al2O3 포화조성, 비포화 조성을 사용하였다.
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