돼지 철 용융점의 전문 분석

I. 돼지 철의 재료 정의 및 구성 시스템

Pig Iron은 2.11%에서 4.3% 범위의 탄소 함량을 가진 철-탄소 합금입니다. 철 (Fe) 외에도 화학적 조성물에는 주로 탄소 (C), 실리콘 (SI), 망간 (MN), 인 (P) 및 황 (S)과 같은 원소가 포함됩니다. 흑연 및 응용 시나리오의 형태에 따르면, Pig Iron을 분류 할 수 있습니다.

• 강철 메이킹 피그 아이언 : 실리콘 함량 <1.75%, 탄소는 시멘트 (Fe₃c) 형태로 존재하며 골절 표면은 은색입니다. 주로 컨버터 스틸 메이킹을위한 원료로 사용됩니다.

• Foundry Pig Iron : 실리콘 함량이 1.25%–3.6%인 경우, 탄소는 대부분 흑연 형태로 존재하며 골절 표면은 회색입니다. 제작에 적합합니다.

• 연성 철 : 구형화 처리를 통해 흑연은 구형 모양을 나타냅니다. 구형 모양을 나타냅니다.

II. 돼지 철의 융점의 기본 특성 및 이론적 데이터

(a) 용융점 범위 및 공융 반응

순수한 철의 융점은 1,538 ° C이고, 석회암의 융점은 탄소 및 합금 요소로 인해 상당히 낮습니다. 녹는 점 특성은 다음과 같습니다.

• 용융 범위 : 돼지 철의 용융점은 일반적으로 1,148 ° C ~ 1,250 ° C이며, 구체적으로 탄소 함량 및 합금 조성에 의해 결정됩니다.

• 공융 점 : 탄소 함량이 4.3%인 경우, Pig Iron은 1,148 ° C에서 공적 반응 (L → γ+Fe₃c)을 겪고 Ledeburite 구조를 형성합니다.

• 강철과의 비교 : 철강은 탄소 함량이 <2.11%이며, 탄소 함량이 증가함에 따라 1,538 ° C에서 약 1,300 ° C로, 이는 돼지 철 철보다 상당히 높습니다.

(b) 전형적인 조성물의 융점 데이터

III. 돼지 철의 융점과 그 메커니즘에 영향을 미치는 주요 요인

(a) 탄소 함량의 지배적 인 역할

탄소는 돼지 철의 용융점에 영향을 미치는 핵심 요소이며, 그 효과는 대략적인 선형 법칙을 따릅니다.

• 정량적 관계 : 탄소 함량이 0.1% 증가 할 때마다 용융점은 약 13 ° C 감소합니다.

• 메커니즘 분석 : 탄소 형태의 철분 원자의 정기적 인 배열을 방해하고 금속 결합 에너지를 약화시켜 용융점을 낮추는다.

(b) 합금 요소의 상승 효과

1. 실리콘 (예) :

• 효과 : 실리콘 함량이 1% 증가 할 때마다 용융점은 약 30 ° C 증가합니다.

• 메커니즘 : SI는 Fe와 대체 고체 용액을 형성하여 격자 왜곡을 증가시키고 원자 내 결합력을 향상시킨다.

• 효과 : 녹는 점에 미치는 영향은 약하고 망간 함량의 증가는 녹는 점을 약간 낮 춥니 다.

• 부작용 : MN은 S와 반응하여 고유 한 지점 MNS (1,600 ° C)를 형성하여 황의 뜨거운 부족 위험을 완화시킵니다.

• 효과 : 인 함량이 0.1% 증가 할 때마다 융점은 약 5 ° C만큼 감소합니다.

• 위험 : 인은 곡물 경계에서 분리하여 저진 지점의 공허 상 (Fe₃p-fe)을 형성하여 차가운 브리티 니스를 악화시킵니다.

• 위험 : 황은 철으로 FES-FE EFEVERTIC (용융점 985 ° C)를 형성하여 뜨거운 작업 중에 공작물이 균열을 일으 킵니다 (뜨거운 부족 현상).

• 제어 표준 : 산업용 피트 철의 황 함량은 일반적으로 <0.05%입니다.

IV. 산업 생산에서 돼지 철의 용융점의 적용

(a) 주조 과정에서 온도 제어

1. 녹는 온도 설정 :

• 회색 주철의 용융 온도는 용융 철 유동성을 보장하기 위해 일반적으로 1,350–1,450 ° C (용융점보다 150–250 ° C 높음)입니다.

• 구형화 처리의 필요성으로 인해, 연성 철의 용융 온도는 구형화 제의 조기 산화를 방지하기 위해 1,400-1,500 ℃로 증가해야한다.

• 공작 기계 침대 주조 : 녹는 점과 유동성이 낮은 회색 주철을 사용하면 모래 주조 공정이 채택되고 쏟아지는 온도는 1,380–1,420 ° C로 제어됩니다.

• 자동차 브레이크 디스크 : 대규모 흑연 주철은 약 1,200 ° C이고 쏟아지는 온도는 1,350 ° C이며 내마모성 및 열 소산을 보장합니다.

(b) 제철소의 열역학적 기초

1. 용광로 아이언 메이킹 :

• 난로 온도는 1,400–1,500 ° C로 유지 되려면 돼지 철 (용융점 1,148–1,250 ° C)을 녹여 슬래그에서 분리해야합니다.

• 슬래그의 용융점은 1,300-1,400 ° C로 제어되며, CAO/SIO태 비율 (Basicity)을 조정하여 슬래그 아이언 분리가 달성됩니다.

• 청소철 (C+OT → CO)의 탄소를 산화하려면 폭발 온도가 1,600-1,650 ° C에 도달하여 탄소 함량을 2.11%미만으로 줄여야합니다.

• 엔드 포인트 온도는 ± 10 ° C의 오차 제어와 함께 열전대로 실시간으로 모니터링됩니다.

  
  

V. 돼지 철의 융점에 대한 실험 측정 방법 및 표준

(a) 열 분석 (GB/T 4336-2016)

1. 원리 : 샘플의 냉각 곡선에서 온도 변곡점을 기록하여 위상 전이 온도를 결정하십시오.

2. 장비 : 저항 용광로 (온도 제어 정확도 ± 5 ° C), 데이터 수집 시스템.

3. 절차 : 샘플을 10 ° C/분에서 1,600 ° C로 가열하고 30 분 동안 유지 한 다음 퍼니스로 식힌 다음 온도 시간 곡선을 플로팅합니다. 변곡점은 용융 범위입니다.

(b) 차등 주사 열량 측정 (DSC, ASTM E793-19)

1. 정확도 : 경미한 열 효과를 감지 할 수있는 ± 1 ° C로 정확할 수 있습니다.

2. 적용 : 회색 주철 (C 3.2%, SI 1.8%)의 DSC 테스트는 초기 용융 온도가 1,182 ° C이고 완전 용융 온도는 1,235 ° C이고 녹는 엔탈피는 210 j/g입니다.

VI. 돼지 철의 용융점의 연구 및 기술 개발 연구

(a) 새로운 재료 개발

1. 저온 캐스팅 피그 아이언 : BI 및 SN과 같은 요소를 첨가함으로써, 융점은 미세 전자 공학 포장 기판에 대해 1,100 ℃ 미만으로 감소된다.

2. 고온 마모성 주철 : CR (12%–15%) 및 NI (3%–5%)를 첨가하면 용융점이 1,300 ° C로 증가하여 시멘트 가마 라이닝에 적합합니다.

(b) 수치 시뮬레이션 기술

Thermo-CALC 소프트웨어를 사용하여 Fe-C-MN-P-S Quinary Phase Diagram 모델을 설정하면, 상이한 조성물의 용융점 및 응고 경로를 예측할 수있다. 예를 들어:

• 돼지 철 조성물 (C 3.5%, Si 2.0%, MN 0.8%, P 0.1%, S 0.03%)의 시뮬레이션 된 융점은 1,205 ° C이며 실험 값 (1,208 ° C)에 비해 오차 <0.3%입니다.

VII. 권위있는 참조 자원

1. 철 및 강철의 야금 (Zhu Yingxiong, 2018) : 돼지 철분 조성물과 융점 사이의 열역학적 관계를 체계적으로 설명합니다.

2. 미국 테스트 및 재료 협회 (ASTM) 표준 : ASTM A48-18 회색 철 주물 표준 사양.

3. Wikipedia "Pig Iron"항목 : https://en.wikipedia.org/wiki/pig_iron (2025 년 7 월 2 일 접속).

재료 열역학적 특성의 핵심 매개 변수로서, 돼지 철의 용융점의 정확한 제어는 광석 제련에서 최종 생성물에 이르기까지 전체 공정을 통과합니다. 조성 설계 및 프로세스 최적화를 통한 융점과 특성 사이의 상승적 일치를 달성하는 것은 철 및 강철 재료 분야에서 연구 중심으로 남아 있습니다.