제강 공정에서 질소 원소 제어 및 예측 진전 종설

Han Yifei ,  

Zhang Xinggan ,  

Jiang Dawei ,  

Xia Yunjin ,  

Sun Guilin ,  

摘要

강재 청정도 향상은 철강 기업이 제품 경쟁력을 강화하고 고급 시장을 확장하기 위한 핵심 전략입니다. 강 내 질소는 종종 유해 요소로 간주되며, 그 함량이 너무 높으면 강재의 연성, 인성 및 내구성이 현저히 악화됩니다. 따라서 강용융액의 저질소 제어 실현은 청정도 향상의 핵심 방법입니다. 본 종설은 제강 과정에서 질소 제어의 열역학 및 동역학 원리를 체계적으로 정리하고, 강 내 질소 함량에 영향을 미치는 주요 공정 요인을 심층 분석하였으며, 주요 내용은 다음과 같습니다: 1) 표면 활성 원소(O, S)가 기액계 반응에 미치는 '차단 효과' 및 임계 함량(예: w[O]>0.04% 또는 w[S]>0.06%일 때 탈질 거의 정지); 2) 일산화탄소(CO) 기포의 탈질 작용과 발포제 첨가와 같은 공정 최적화를 통해 유효 탈질 시간을 연장하는 방법; 3) 고질소 용량 슬래그의 화학적 질소 흡수 메커니즘과 슬래그 성분(예: CaO/Al₂O₃ 비율, CaF₂ 함량)이 질소 용해도 조절에 미치는 영향; 4) 진공 처리 시 낮은 질소 분압의 열역학적 이점과 아르곤 교반의 동역학적 시너지 메커니즘; 5) 아크로 인한 전극 이온화로 발생하는 특유의 질소 증가 문제 및 완화 전략. 이를 바탕으로 산강, 수도강, 태강을 대표로 하는 산업 현장의 저질소 제어 기술을 요약하고, 최근 5년간 등장한 질소 함량 예측 모델(예: Nam의 전로 동적 모델, Wei의 AOD 시변 열역학 모델 등)을 중점적으로 평가하였으며, 횡단 비교를 통해 기존 모델이 범용성, 실시간성 및 극한 작업 조건 적응성에서 여전히 한계가 있음을 지적하였습니다. 마무리로 향후 저질소 강 생산은 아크 공정 최적화, 전반적 지능형 제어에 집중해야 하며, '쌍탄소' 전략 배경 아래 질소탄화물 형성을 통한 탄소 및 질소의 협동 제거라는 친환경 제강 신경로가 매우 중요함을 강조하였습니다.

关键词

탈질; 열역학 및 동역학; 표면 활성 원소; 질소 흡수 슬래그; 질소 모델

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