강철 용해 과정에 있어서 코어드 와이어 주입 방법 document_id A220623030925

강철을 주조할 때는 산화 과정이 필수적이다. 이 과정에서 용융 금속(선철 혹은 용해된 스크랩)의 불순물(바람직하지 않은 물질들)들이 선택적으로 산화되어 플럭스(용제)와 함께 슬래그에 합쳐진다. 이어서 일어나는 환원반응에 의해 형성되는 산화알루미늄과 같은 함유물과 약간의 산소가 강철 속에 남게 된다. 이러한 산소와 함유물들은 계속되는 철의 주조와 압연과정에서 작업상의 문제를 야기할 뿐만 아니라 대부분 생산물의 품질을 떨어뜨린다. 철강공장 운영자의 주요과제는 산소와 함유물의 양을 특정 수준 이하로 낮추는 것이다. 칼슘의 사용은 이러한 방향에서 유용하다. 그러나 액체상태의 강철조에서 칼슘의 주입은 칼슘의 낮은 밀도와 높은 증기압 때문에 매우 어렵다. 코어드 와이어 주입 기술의 등장과 칼슘-실리사이드(calcium-silicide), 칼슘철 등과 같은 칼슘을 함유하는 물질의 개발은 철강공장 운영자가 강철조에 칼슘을 주입하는 것을 가능하게 하였다. 많은 철강공장들은 충진물로서 납, 황, 셀레늄, 텔루르(Tellurium) 그리고 비스무트(Bismuth)를 갖는 코어드 와이어(cored wire)를 사용하기 시작했다. 코어드 와이어는 칼슘을 함유하는 물질 혹은 합금철 물질로 채워져 있는 연속적인 강철 튜브이다. 이 와이어는 와이어 피더(공급기)의 도움으로 레이들(ladle)에 수용된 액체상태의 강철조(steel bath)에 공급된다. 이것은 고도의 균질성을 달성하고 그의 야금학적 효율성을 확보하면서 특정성분을 용융물에 주입하기 위한 가장 적절한 수단인 것으로 보인다. 오늘날 고도로 조절된 비율로 강철조(steel bath)에 와이어를 공급할 수 있는 장치가 존재한다. 주입되는 칼슘 량의 분포는, 일부 양은 비 반응조건에서 공기 중으로 증발 및 손실되고, 또한 칼슘의 일부 량은 레이들 상부와 반응하여 손실되는 것과 같은 바람직하지 않은 반응상태에 있을 수 있다. 일부분의 칼슘은 해리된 산소(용존산소)와 강철 내 존재하는 함유물과 반응하고 슬래그와 결합한다. 일부의 칼슘은 잔류 칼슘으로 강철 내에 남아 있을 것이다. 후자에 언급한 반응은 바람직한 반응이다. 이상적으로는 주입되는 칼슘은 오직 바람직한 반응에만 수반되어야 한다. 칼슘의 수율은 주입되는 칼슘의 양에 대한 잔류 칼슘의 비율로 정의될 수 있다. 코어드 와이어 주입 공정에서의 칼슘의 수율은 기껏해야 30%이고 때때로 처리되는 강철의 등급과 동작 상태에 따라서 2%정도로 낮아질 수 있다. 철강공장들이 필사적으로 비용절감을 위한 선택적 기법을 찾을 때, 칼슘의 수율에 있어서의 개선 필요성이 존재한다. 칼슘 수율에 있어서 10% 증가는 큰 비용절감을 가져올 것이다. 위에서 언급한 칼슘 첨가물에 대한 기술은 다른 합금첨가물에 대해서도 또한 유효하다.