KR101112984B1 - Method for estimating alloy density of molten ferro-manganese - Google Patents

Method for estimating alloy density of molten ferro-manganese Download PDF

Info

Publication number
KR101112984B1
KR101112984B1 KR1020100029146A KR20100029146A KR101112984B1 KR 101112984 B1 KR101112984 B1 KR 101112984B1 KR 1020100029146 A KR1020100029146 A KR 1020100029146A KR 20100029146 A KR20100029146 A KR 20100029146A KR 101112984 B1 KR101112984 B1 KR 101112984B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
manganese
ferro
molten
alloy density
density
Prior art date
Application number
KR1020100029146A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110109419A (en
Inventor
민동식
조해창
이광정
이준호
신민수
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
주식회사 동부메탈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단, 주식회사 동부메탈 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020100029146A priority Critical patent/KR101112984B1/en
Publication of KR20110109419A publication Critical patent/KR20110109419A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101112984B1 publication Critical patent/KR101112984B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/20Metals
    • G01N33/205Metals in liquid state, e.g. molten metals

Abstract

본 발명은 페로망간 제조시 용융 페로망간의 합금 밀도를 평가하는 방법에 관한 것으로, 용융 순철의 용탕온도에 따른 밀도값의 관계식을 구하는 제1단계와, 용융 페로망간의 용탕온도에 따른 합금 밀도값의 관계식을 구하는 제2단계와, 상기 제1단계의 관계식에 임의의 Mn의 함량 및 용융 페로망간의 합금 밀도의 Mn 조성 의존성 계수가 더 포함된 관계식을 정의하는 제3단계와, 상기 제2단계 및 제3단계의 관계식을 대비하여 상기 용융 페로망간의 합금 밀도의 Mn 조성 의존성 계수를 계산하는 제4단계와, 상기 제4단계에서 계산된 용융 페로망간의 합금 밀도의 Mn 조성 의존성 계수가 포함된 관계식을 이용하여 Mn의 함량 및 용탕온도에 따른 용융 페로망간의 합금 밀도를 평가하는 제5단계를 포함하는 용융 페로망간의 합금 밀도 평가 방법을 그 기술적 요지로 한다.
본 발명에 의하면, 페로망간의 제련 및 정련 과정에서 저농도의 Mn이 함유된 페로망간의 Mn 조성 및 용탕온도에 따라 측정된 합금 밀도를 이용하여 고농도의 Mn이 함유된 페로망간의 합금 밀도를 평가하는 방법을 제공함으로써, 페로망간 제조시 고온에서 Mn의 높은 증기압 및 반응성으로 인하여 정밀 측정이 곤란하였던 페로망간의 합금 밀도값을 정확하게 평가하고, 상기 평가된 밀도값을 이용하여 열수지 등을 정확하게 계산함으로써 페로망간의 제련 및 정련 실수율을 향상시킬 수 있다.
The present invention relates to a method for evaluating the alloy density of molten ferro-manganese in the production of ferro-manganese, the first step of obtaining a relational expression of the density value according to the molten iron of molten pure iron, and the alloy density value of the molten ferro-manganese according to the molten temperature A second step of obtaining a relational equation, and a third step of defining a relational expression further comprising Mn composition dependency coefficients of an arbitrary Mn content and alloy density between molten ferro-manganese in the relational expression of the first step; And a fourth step of calculating the Mn composition dependency coefficient of the alloy density between the molten ferro manganese in preparation for the relational expression of the third step, and the Mn composition dependency coefficient of the alloy density between the molten ferro manganese calculated in the fourth step. The technical summary of the alloy density evaluation method of the molten ferro-manganese comprising the fifth step of evaluating the alloy density of the molten ferro-manganese according to the Mn content and the melt temperature using the relationship equation Shall be.
According to the present invention, the alloy density measured according to the Mn composition and the melting temperature of the ferro-manganese containing low concentration of Mn during the smelting and refining process of ferro-manganese to evaluate the alloy density of ferro-manganese containing high concentration of Mn By providing a method, by accurately evaluating the alloy density of ferro-manganese, which was difficult to precisely measure due to the high vapor pressure and reactivity of Mn at high temperature in the production of ferro-manganese, ferro-manganese by accurately calculating the heat balance and the like using the evaluated density value The smelting and refining error rate of manganese can be improved.

Description

용융 페로망간의 합금 밀도 평가 방법{METHOD FOR ESTIMATING ALLOY DENSITY OF MOLTEN FERRO-MANGANESE}Method for evaluating alloy density of molten ferro-manganese {METHOD FOR ESTIMATING ALLOY DENSITY OF MOLTEN FERRO-MANGANESE}

본 발명은 페로망간 제조시 용융 페로망간의 합금 밀도를 평가하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 페로망간의 제련 및 정련 과정에서 저농도의 Mn이 함유된 페로망간의 Mn 조성 및 용탕온도에 따라 측정된 합금 밀도를 이용하여 고농도의 Mn이 함유된 용융 페로망간의 합금 밀도를 평가하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for evaluating the alloy density of molten ferro-manganese in the production of ferro-manganese, more specifically measured according to the Mn composition and melt temperature of the ferro-manganese containing low concentration of Mn during the smelting and refining process of ferro-manganese The alloy density is used to evaluate the alloy density of molten ferro-manganese containing a high concentration of Mn.

현재 철강산업은 고장력강, 내진강판, 고가공용 망간10%이상 함유 TWIP강 등의 고급강, 특수강 생산의 증가 추세에 따라 순도가 높은 금속 망간(Metal Mn)의 수요가 날로 증가하고 있다.In the steel industry, the demand for high-purity metal manganese (Metal Mn) is increasing day by day as the production of high-grade steel and special steel such as high-strength steel, seismic steel sheet, and TWIP steel containing more than 10% of manganese for high processing.

상기 금속 망간은 일반적으로 전기분해를 이용한 습식제련 방법으로 제조되는데, 이러한 전해법은 원료혼합, 여과, pH조절 등 그 제조공정이 복잡한 반면에 금속 망간의 회수율은 40~50% 수준으로 낮은 편이며, 제조공정중 발생되는 황산 및 슬러지로 인해 향후 환경 규제가 강화될 경우에는 그 수급이 불안정할 수 밖에 없다.The metal manganese is generally manufactured by a wet smelting method using electrolysis. The electrolytic method is complicated in the manufacturing process, such as mixing raw materials, filtration, pH control, while the recovery rate of metal manganese is low to 40 to 50%. In the case of sulfuric acid and sludge produced during the manufacturing process, the supply and demand will be unstable if environmental regulations are tightened in the future.

따라서, 최근에는 제조공정이 복잡하고 환경오염물질을 배출하는 종래의 고가의 금속 망간의 제조방법을 대체할 수 있는 고순도의 페로망간의 제조방법이 연구, 개발되고 있다.Therefore, in recent years, a method of manufacturing ferro-manganese of high purity that can replace the conventional manufacturing method of expensive metal manganese, which is complicated in manufacturing process and discharges environmental pollutants, has been researched and developed.

그러나, 페로망간의 제련 및 정련 실수율을 향상시키기 위해서는 그 과정에서 페로망간의 용융 합금의 정확한 밀도 데이터가 요구되는데, 페로망간에 포함된 고농도의 Mn 함량으로 인하여 고온 용탕에서 Mn의 증기압에 의한 Mn의 기화로 인해 용융 합금 내부에 기포가 발생하게 되어 용융 페로망간의 정확한 밀도값의 측정이 매우 곤란하였다.However, in order to improve the smelting and refining error rate of ferro-manganese, accurate density data of molten alloy of ferro-manganese is required in the process. Due to the high concentration of Mn contained in ferro-manganese, Due to vaporization, bubbles were generated inside the molten alloy, and it was very difficult to accurately measure the density of molten ferro-manganese.

따라서, 용융 페로망간의 합금 밀도값을 정확하게 측정하여 페로망간의 제련 및 정련 실수율을 향상시킬 수 있는 평가 방법이 요청되어 왔다.Therefore, there has been a demand for an evaluation method capable of accurately measuring alloy density values of molten ferro-manganese to improve the smelting and refining error rates of ferro-manganese.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 페로망간 제조시 고온에서 Mn의 높은 증기압 및 반응성으로 인하여 정밀 측정이 곤란하였던 용융 페로망간의 합금 밀도값을 정확하게 평가하고, 상기 평가된 밀도값을 이용하여 열수지 등을 정확하게 계산함으로써 페로망간의 제련 및 정련 실수율을 향상시킬 수 있는 용융 페로망간의 합금 밀도 평가 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and accurately evaluate the alloy density value of the molten ferro-manganese, which was difficult to precisely measure due to the high vapor pressure and reactivity of Mn at a high temperature in the production of ferro manganese, and the evaluated density value It is an object of the present invention to provide a method for evaluating alloy density of molten ferro-manganese which can improve the smelting and refining error rate of ferro-manganese by accurately calculating the heat balance and the like by using a.

본 발명은 페로망간 제조시 용융 페로망간의 합금 밀도를 평가하는 방법에 있어서, 용융 순철의 용탕온도에 따른 밀도값의 관계식을 구하는 제1단계와, 용융 페로망간의 용탕온도에 따른 합금 밀도값의 관계식을 구하는 제2단계와, 상기 제1단계의 관계식에 임의의 Mn의 함량 및 용융 페로망간의 합금 밀도의 Mn 조성 의존성 계수가 더 포함된 관계식을 정의하는 제3단계와, 상기 제2단계 및 제3단계의 관계식을 대비하여 상기 용융 페로망간의 합금 밀도의 Mn 조성 의존성 계수를 계산하는 제4단계와, 상기 제4단계에서 계산된 용융 페로망간의 합금 밀도의 Mn 조성 의존성 계수가 포함된 관계식을 이용하여 Mn의 함량 및 용탕온도에 따른 용융 페로망간의 합금 밀도를 평가하는 제5단계를 포함하는 용융 페로망간의 합금 밀도 평가 방법을 제공한다.The present invention is a method for evaluating the alloy density of molten ferro-manganese in the production of ferro-manganese, the first step of obtaining a relational expression of the density value according to the melt temperature of molten pure iron, and the alloy density value of the molten ferro-manganese A second step of obtaining a relational expression, a third step of defining a relational expression further comprising Mn composition dependency coefficients of an arbitrary Mn content and alloy density between molten ferro-manganese in the relational expression of the first stage, the second step and The fourth step of calculating the Mn composition dependency coefficient of the alloy density between the molten ferro-manganese in preparation for the relationship of the third step, and the relation formula including the Mn composition dependency coefficient of the alloy density between the molten ferro-manganese calculated in the fourth step It provides a method for evaluating the alloy density of molten ferro-manganese comprising the fifth step of evaluating the alloy density of the molten ferro-manganese according to the content of Mn and the melt temperature.

이때, 상기 제2단계는 40중량% 이하의 Mn을 함유한 페로망간의 용탕 온도에 따른 합금 밀도값의 관계식을 구하는 것에도 그 특징이 있다.In this case, the second step is also characterized in obtaining a relational expression of the alloy density value according to the melt temperature of the ferro-manganese containing Mn of 40% by weight or less.

게다가, 상기 제1단계의 관계식은 하기의 식으로 이루어진 것에도 그 특징이 있다.In addition, the relational expression of the first step is also characterized by the following formula.

[수학식1][Equation 1]

ρFe = 7.215 - 11.6×10-4(T-1823).ρ Fe = 7.215-11.6 × 10 -4 (T-1823).

Fe : 용융 순철의 밀도(g/㎤), T:용탕온도(K))Fe : Density of molten pure iron (g / cm 3), T: Melting temperature (K))

뿐만 아니라, 상기 제2단계의 관계식은 하기의 식으로 이루어진 것에도 그 특징이 있다.In addition, the relational expression of the second step is characterized by the following formula.

[수학식2]&Quot; (2) "

ρFe-5%Mn = 7.110 - 13.8×10-4(T-1823).ρ Fe-5% Mn = 7.110-13.8 × 10 -4 (T-1823).

Fe-5%Mn : 5%망간을 함유한 용융 페로망간의 합금 밀도(g/㎤), T:용탕온도(K))Fe-5% Mn : alloy density of molten ferro-manganese containing 5% manganese (g / cm 3), T: melt temperature (K))

또한, 상기 관계식은 수적법(constrained drop method)을 이용하여 도출된 것에도 그 특징이 있다.In addition, the relationship is also characterized by that derived using the constrained drop method (constrained drop method).

나아가, 상기 제3단계의 관계식은 하기의 식으로 이루어진 것에도 그 특징이 있다.Furthermore, the relational expression of the third step is characterized by the following formula.

[수학식3]&Quot; (3) "

ρFe-Mn = (7.215 - α[Mn]) - (11.6 + β[Mn])×10-4(T-1823).ρ Fe-Mn = (7.215-α [Mn])-(11.6 + β [Mn]) x 10 -4 (T-1823).

Fe-Mn : 용융 페로망간의 합금 밀도(g/㎤), T:용탕온도(K)Fe-Mn : alloy density of molten ferro-manganese (g / cm 3), T: melt temperature (K)

α,β : Mn 성분함량 계수, [Mn] : Mn 성분함량(%)) α, β: Mn component content coefficient, [Mn]: Mn component content (%))

그리고, 상기 제5단계의 관계식은 하기의 식으로 이루어진 것에도 그 특징이 있다.In addition, the relational expression of the fifth step is also characterized by the following formula.

[수학식4]&Quot; (4) "

ρFe-Mn = (7.215 - 0.021[Mn]) - (11.6 + 0.44[Mn])×10-4(T-1823).ρ Fe-Mn = (7.215-0.021 [Mn])-(11.6 + 0.44 [Mn]) x 10 -4 (T-1823).

Fe-Mn : 용융 페로망간의 합금 밀도(g/㎤), T:용탕온도(K), [Mn] : Mn 성분함량(%))Fe-Mn : alloy density of molten ferro-manganese (g / cm 3), T: melt temperature (K), [Mn]: Mn content (%))

본 발명에 의하면, 페로망간의 제련 및 정련 과정에서 저농도의 Mn이 함유된 페로망간의 Mn 조성 및 용탕온도에 따라 측정된 합금 밀도를 이용하여 고농도의 Mn이 함유된 페로망간의 합금 밀도를 평가하는 방법을 제공함으로써, 페로망간 제조시 고온에서 Mn의 높은 증기압 및 반응성으로 인하여 정밀 측정이 곤란하였던 페로망간의 합금 밀도값을 정확하게 평가하고, 상기 평가된 밀도값을 이용하여 열수지 등을 정확하게 계산함으로써 페로망간의 제련 및 정련 실수율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the alloy density measured according to the Mn composition and the melting temperature of the ferro-manganese containing low concentration of Mn during the smelting and refining process of ferro-manganese to evaluate the alloy density of the ferro-manganese containing high concentration of Mn By providing a method, by accurately evaluating the alloy density of ferro-manganese, which was difficult to precisely measure due to the high vapor pressure and reactivity of Mn at high temperature in the production of ferro-manganese, ferro-manganese by accurately calculating the heat balance and the like using the evaluated density value The smelting and refining error rate of manganese can be improved.

도 1은 본 발명에 따른 용융 페로망간의 합금 밀도 평가 방법의 플로우 차트.
도 2는 수적법(constrained drop method)을 이용한 밀도 측정을 위해 특수 제작된 알루미나 도가니의 개략도.
도 3은 실험을 통해 얻은 액적의 이미지를 비교한 사진으로서, (a)는 정적법(sessile drop method)을 통해 얻은 액적의 이미지이고, (b)는 수적법(constrained drop method)을 통해 얻은 액적의 이미지.
도 4는 수적법을 이용해 측정한 용융 순철의 온도에 따른 밀도값을 나타낸 그래프.
도 5는 수적법을 이용해 측정한 5중량%의 Mn을 함유한 페로망간 용융 합금의 온도에 따른 밀도값을 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 용융 페로망간의 합금 밀도 평가방법과, 정적법을 통해 실제로 측정된 80중량%의 Mn을 함유한 페로망간 용융 합금의 온도에 따른 밀도값을 비교한 그래프.
도 7은 본 발명에 따른 용융 페로망간의 합금 밀도 평가방법의 평가식을 이용하여 Mn 농도 및 용탕온도에 따른 등밀도선을 나타낸 그래프.
1 is a flow chart of the alloy density evaluation method of molten ferro-manganese according to the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram of alumina crucible specially made for density measurement using the constrained drop method.
3 is a photograph comparing the images of the droplets obtained through the experiment, (a) is an image of the droplets obtained through the sessile drop method, (b) is a liquid obtained through the constrained drop method Enemy images.
Figure 4 is a graph showing the density value according to the temperature of the molten pure iron measured by the water droplet method.
5 is a graph showing the density value according to the temperature of the ferromanganese molten alloy containing 5% by weight of Mn measured by the water droplet method.
Figure 6 is a graph comparing the density value of the molten ferro-manganese alloy density evaluation according to the present invention, and the temperature-dependent density of the ferro-manganese molten alloy containing 80% by weight Mn actually measured by a static method.
Figure 7 is a graph showing the isodensity line according to Mn concentration and melt temperature using the evaluation formula of the alloy density evaluation method of molten ferro-manganese according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 용융 페로망간의 합금 밀도 평가방법에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for evaluating alloy density of molten ferro-manganese according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 도 1의 플로우 차트에 도시된 바와 같이 페로망간의 제련 및 정련시 용융 페로망간의 합금 밀도를 평가하기 위하여, 먼저 Mn 성분이 포함되지 않은 용융 순철의 용탕온도에 따른 밀도값의 관계식을 구하는 제1단계(S10 단계)를 수행한다.In order to evaluate the alloy density of molten ferro-manganese during the smelting and refining of ferro-manganese, as shown in the flow chart of FIG. 1, first, a relation of density values according to the melt temperature of molten pure iron that does not contain Mn components is described. Performing the first step (step S10) to obtain.

용탕온도에 따른 순철의 밀도값은 도 4에 나타난 바와 같이 여러 문헌들에 기재되어 있고, 또한 용융 금속의 밀도 측정 방법은 부력법(buoyancy method), 정적법(sessile drop method), 수적법(囚滴法, constrained drop method) 등이 있으므로, 상기 여러 문헌들을 참고하고 상기 밀도 측정 방법을 이용하여 용융 페로망간의 합금 밀도를 측정할 수 있다.The density value of pure iron according to the melting temperature is described in various documents as shown in FIG. 4, and the density measurement method of molten metal is buoyancy method, static drop method, and water drop method. Since the method, constrained drop method, etc. can be referred to the various documents and the density measurement method can be used to measure the alloy density of molten ferro-manganese.

다만, 도 3의 액적 이미지에 잘 나타난 바와 같이, 알루미나 플레이트에서 정적법을 사용하여 용해시킨 (a)의 경우 고액의 계면이 확실하지 못하여 부피값이 부정확하여 정밀한 밀도값의 측정이 어렵지만, 도 2의 특수 제작된 알루미나 도가니에서 수적법을 사용한 (b)의 경우 고액의 계면이 확실하여 정적법보다는 상대적으로 정밀한 밀도 측정이 가능하므로, 상기 여러 밀도 측정 방법중에 수적법을 이용하여 밀도값을 측정하는 것이 바람직하다.However, as shown in the droplet image of FIG. 3, in the case of (a) dissolved in the alumina plate by using the static method, the interface of the solid solution is not sure and the volume value is inaccurate. In the case of (b) using the soaking method in the specially manufactured alumina crucible of the solid solution, the density of solid solution can be measured relatively precisely than the static method, so that the density value can be measured using the soaking method among the various density measuring methods. It is preferable.

따라서, 본 발명의 일실시예에 해당하는 수적법에 의해 온도에 따른 용융 순철의 밀도값을 측정하여 보면 도 4의 그래프와 같이 나타난다. 'Present work'로 표시된 값이 수적법에 의해 측정된 밀도값이고, 그밖의 값들은 여러 문헌들에 기재된 밀도값을 나타낸 것이며, 측정오차값은 ±0.44%로 나타났다.Therefore, when the density value of the molten pure iron according to the temperature is measured by the dropping method corresponding to one embodiment of the present invention, it appears as shown in the graph of FIG. 4. The value labeled 'Present work' is the density value measured by the water droplet method, and the other values represent the density values described in various documents, and the measurement error value was ± 0.44%.

도 4의 그래프를 온도에 따른 밀도식으로 나타내면 아래의 수학식1로 표현할 수 있다.When the graph of FIG. 4 is represented by a density formula according to temperature, it may be expressed by Equation 1 below.

[수학식1][Equation 1]

ρρ FeFe = 7.215 - 11.6×10 = 7.215-11.6 × 10 -4-4 (T-1823).(T-1823).

Fe Fe : 용융 순철의 밀도(g/㎤), T:용탕온도(K)): Density of molten pure iron (g / cm 3), T: melt temperature (K)

상기 수학식1에 나타난 바와 같이, 용융 순철 밀도의 온도 의존 계수는 11.6×10-4이고, 용탕온도 1823K에서 밀도값이 7.215임을 알 수 있다.As shown in Equation 1, it can be seen that the temperature dependent coefficient of the molten pure iron density is 11.6 × 10 −4 , and the density value is 7.215 at the melt temperature 1823K.

물론, 다른 문헌에 기재된 밀도값이나, 다른 밀도 측정 방법을 이용하게 되면 수학식1은 다른 값을 가질 수 있다.Of course, when the density value described in other documents or another density measuring method is used, Equation 1 may have a different value.

상기 제1단계 다음으로, 용융 페로망간의 용탕온도에 따른 합금 밀도값의 관계식을 구하는 제2단계(S20 단계)를 수행한다. 이때, 페로망간의 Mn의 함량이 40중량%를 초과하는 경우에는 고온의 용탕에서의 Mn의 높은 증기압으로 인한 Mn의 기화로 인해 용융 합금 내부에 기포가 발생하여 정확한 밀도 측정이 어렵게 되므로, Mn의 함량이 40중량% 이하인 페로망간의 합금 밀도값을 측정하는 것이 바람직하다.Next to the first step, a second step (step S20) of obtaining a relational expression of alloy density values according to the melting temperature of the molten ferro-manganese is performed. At this time, when the Mn content of the ferro-manganese exceeds 40% by weight, bubbles are generated in the molten alloy due to the vaporization of Mn due to the high vapor pressure of Mn in the hot melt, making it difficult to accurately measure the density. It is preferable to measure the alloy density value of the ferromangan content of 40 wt% or less.

본 발명의 일실시예로서 Mn이 5중량% 함유된 페로망간을 사용하여 수적법을 이용해 용탕온도에 따른 용융 페로망간의 합금 밀도값을 측정하여 도 5에 그래프로 나타내었으며, 측정오차값은 ±0.5%인 것으로 나타났다.As an embodiment of the present invention using a ferro manganese containing 5% by weight Mn by measuring the alloy density of the molten ferro-manganese according to the melt temperature by using the water droplet method is shown in the graph shown in Figure 5, the measurement error value ± 0.5%.

도 5의 그래프를 온도에 따른 밀도식으로 나타내면 아래의 수학식2로 표현할 수 있다.When the graph of FIG. 5 is represented by a density equation according to temperature, it may be expressed by Equation 2 below.

[수학식2]&Quot; (2) "

ρρ Fe-5%MnFe-5% Mn = 7.110 - 13.8×10 = 7.110-13.8 × 10 -4-4 (T-1823).(T-1823).

Fe-5%Mn Fe-5% Mn : 5%망간을 함유한 용융 페로망간의 합금 밀도(g/㎤), T:용탕온도(K)): Alloy density of molten ferro-manganese containing 5% manganese (g / cm 3), T: melting temperature (K))

상기 수학식2에 나타난 바와 같이, 용융 페로망간 합금 밀도의 온도 의존 계수는 13.8×10-4이고, 용탕온도 1823K에서 밀도값이 7.110임을 알 수 있다. 물론, Mn 함량 조성이 다른 페로망간을 사용하거나, 다른 밀도 측정 방법을 이용하게 되면 수학식2는 다른 값을 가질 수 있다.As shown in Equation 2, it can be seen that the temperature dependent coefficient of the molten ferro-manganese alloy density is 13.8 × 10 −4 , and the density value is 7.110 at the melt temperature 1823K. Of course, when using a ferro manganese having a different Mn content composition or using a different density measurement method, Equation 2 may have a different value.

상기 제2단계 다음으로, 상기 제1단계의 관계식에 임의의 Mn의 함량 및 용융 페로망간의 합금 밀도의 Mn 조성 의존성 계수가 더 포함된 관계식을 구하는 제3단계(S30 단계)를 수행한다.Next to the second step, a third step (step S30) is performed to obtain a relationship equation further comprising Mn composition dependency coefficient of the content of the Mn and the alloy density of the molten ferro-manganese in the relationship equation of the first step.

즉, Mn의 함량에 따른 용융 페로망간 합금 밀도값의 의존성을 계산하기 위하여 상기 수학식1을 이용하여 하기와 같이 수학식3을 정의한다.That is, in order to calculate the dependency of the molten ferro-manganese alloy density value according to the Mn content, Equation 3 is defined as follows by using Equation 1 above.

[수학식3]&Quot; (3) "

ρρ Fe-MnFe-Mn = (7.215 - α[Mn]) - (11.6 + β[Mn])×10 = (7.215-α [Mn])-(11.6 + β [Mn]) × 10 -4-4 (T-1823).(T-1823).

Fe-MnFe-Mn : 용융 페로망간의 합금 밀도(g/㎤), T:용탕온도(K) : Alloy density of molten ferro-manganese (g / cm 3), T: melt temperature (K)

α,β : Mn 성분함량 계수, [Mn] : Mn 성분함량(%)) α, β: Mn component content coefficient, [Mn]: Mn component content (%))

상기 수학식3에는 상기 수학식1에 비하여 임의의 Mn의 함량 및 용융 페로망간의 합금 밀도의 Mn 조성 의존성 계수에 대한 부분이 더 부가되어 있다. In Equation 3, a portion of Mn composition dependency coefficient of the Mn content and the alloy density of the molten ferro-manganese is further added to Equation 1 above.

다음으로, 상기 제2단계 및 제3단계의 관계식을 서로 대비하여 상기 용융 페로망간의 합금 밀도의 Mn 조성 의존성 계수를 계산하는 제4단계(S40 단계)를 수행한다.Next, a fourth step (step S40) of calculating the Mn composition dependency coefficient of the alloy density between the molten ferro-manganese is performed by comparing the relational expressions of the second and third steps with each other.

즉, 수학식2의 ρ Fe-5%Mn 와 [Mn]에 5%를 대입한 수학식3의 ρ Fe-Mn 을 동일한 값으로 하여, 수학식2와 수학식3을 대비하면, 하기와 같은 2개의 식이 도출된다.That is, ρ Fe-Mn in Equation 3 in which 5% is substituted in ρ Fe-5% Mn and [Mn] in Equation 2 By setting the same value, and comparing Equation 2 and Equation 3, the following two equations are derived.

[수학식3-1][Equation 3-1]

7.110 = 7.215 - 5α7.110 = 7.215-5α

[수학식3-2] [Equation 3-2]

13.8 = 11.6 + 5β13.8 = 11.6 + 5β

상기 수학식3-1로부터 α값은 0.21, 상기 수학식3-2로부터 β값은 0.44를 얻을 수 있다.The α value is 0.21 from Equation 3-1, and the β value is 0.44 from Equation 3-2.

따라서, 상기 수학식3에 계산된 α와 β값을 입력하면 하기와 같은 수학식4를 얻을 수 있다.Therefore, the following equation (4) can be obtained by inputting the α and β values calculated in the above equation (3).

[수학식4]&Quot; (4) "

ρρ Fe-MnFe-Mn = (7.215 - 0.021[Mn]) - (11.6 + 0.44[Mn])×10 = (7.215-0.021 [Mn])-(11.6 + 0.44 [Mn]) × 10 -4-4 (T-1823).(T-1823).

Fe-MnFe-Mn : 용융 페로망간의 합금 밀도(g/㎤), T:용탕온도(K), [Mn] : Mn 성분함량(%)) : Alloy density of molten ferro-manganese (g / cm 3), T: melt temperature (K), [Mn]: Mn content (%))

다음으로, 상기 제4단계에서 계산된 용융 페로망간의 합금 밀도의 Mn 조성 의존성 계수가 포함된 수학식4를 이용하여 Mn의 함량 및 용탕온도에 따른 용융 페로망간의 합금 밀도를 평가하는 제5단계(S50 단계)를 수행한다.Next, a fifth step of evaluating the alloy density of the molten ferro-manganese according to the Mn content and the melt temperature using Equation 4 including the Mn composition dependency coefficient of the alloy density of the molten ferro-manganese calculated in the fourth step (Step S50).

상기 수학식4는 용융 페로망간의 합금 밀도 평가식으로서, 온도 및 Mn조성 의존성이 고려되어 있는 것이며, 따라서 저농도 Mn 함유 페로망간 용융 합금 뿐만 아니라, 40중량%를 초과하는 고농도 Mn 함유 페로망간 용융 합금의 밀도 평가에도 적용될 수 있다.Equation (4) is an alloy density evaluation formula of molten ferro-manganese, and the temperature and Mn composition dependence are considered, and therefore, not only a low-concentration Mn-containing ferro-manganese molten alloy but also a high-concentration Mn-containing ferromanganese molten alloy exceeding 40% by weight. It can also be applied to the density evaluation of.

한편, 상기 수학식4를 이용하여 Mn 농도 및 용탕온도에 따른 등밀도선을 나타내 보면 도 7의 그래프와 같다. 도 7 그래프의 등밀도선을 이용하게 되면 페로망간에 포함된 Mn의 성분함량과 용탕온도에 따른 용융 페로망간의 합금 밀도의 대략적인 값을 쉽게 알 수 있게 된다.On the other hand, using the equation (4) shows the density line according to the Mn concentration and the melt temperature as shown in the graph of FIG. By using the isodensity line of FIG. 7, it is easy to know the approximate value of the alloy density of the molten ferro-manganese according to the component content of Mn contained in the ferro-manganese and the melt temperature.

이하, 본 발명에 따른 용융 페로망간의 합금 밀도 평가 방법에 관한 일실시예에 관하여 도면을 참조하여 설명한다. 후술하는 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한 다양한 형태로 변형될 수 있다.Hereinafter, an embodiment of an alloy density evaluation method of molten ferro-manganese according to the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments described below are intended to illustrate the invention, and may be modified in various forms without departing from the spirit and scope of the invention.

정적법(sessile drop method)을 이용하여 실험시 고액의 계면의 구분이 불확실한 점을 보완하기 위하여 도 2의 형상과 크기를 갖는 알루미나 도가니를 제작하여 수적법을 이용하여 밀도값을 측정하였다. 물론, 도가니의 형태 및 크기의 변형은 얼마든지 가능하다.Alumina crucibles having the shape and size of FIG. 2 were manufactured to measure the density value by using the water drop method to compensate for the uncertainty of the interface of the solid solution during the experiment using the sessile drop method. Of course, variations in the shape and size of the crucible are possible.

상기 알루미나 도가니를 이용하여 수적법에 의해 용융 순철의 용탕온도 1800~1900K 범위에서의 밀도값을 측정하여 상기 수학식1을 구하고, 수적법에 의해 5중량%의 Mn을 함유한 페로망간의 용탕온도 1800~1900K 범위에서의 합금 밀도값을 측정하여 상기 수학식2를 얻은 후에, 수학식1에 Mn 조성 및 Mn 조성 의존성 계수(α,β)가 포함된 수학식3을 정의하여, 수학식2와 수학식3을 대비해 α값 0.21과 β값 0.44를 얻을 수 있었다. 그리고, 상기 α및β값을 수학식3에 대입하여 Mn 조성 및 온도에 따른 용융 페로망간의 합금 밀도 평가식인 수학식4를 도출하였으며, 상기 수학식4를 이용하여 용융 페로망간의 합금 밀도값을 계산하였으며, 그 계산결과를 도 6의 'Present model calc'로 나타내었다(직선 부분).Using the alumina crucible, by measuring the density value in the molten pure iron molten iron in the range of 1800 ~ 1900K to obtain the equation (1), the melting temperature of ferro manganese containing 5% by weight of Mn by the water droplet method After measuring the alloy density value in the range of 1800 ~ 1900K to obtain the equation (2), the equation (3) including the Mn composition and Mn composition dependence coefficients (α, β) in Equation 1 is defined, In contrast to Equation 3, α value 0.21 and β value 0.44 were obtained. Subsequently, the α and β values were substituted in Equation 3 to derive Equation 4, which is an alloy density evaluation formula for molten ferro-manganese according to Mn composition and temperature. It was calculated, and the result of the calculation is shown as 'Present model calc' of FIG. 6 (linear portion).

또한, 직접 고농도의 Mn을 함유한 페로망간의 용융 합금 밀도값을 측정하여 상기 수학식4에 의해 측정된 밀도값과 비교 평가하기 위해 알루미나 플레이트를 사용한 정적법을 이용하여 80중량%의 Mn을 함유한 페로망간의 용융 합금 밀도값을 측정하였으며, 그 측정결과를 도 6의 'Present work(S.D.)로 나타내었다(사각형 점).In addition, in order to directly measure the molten alloy density value of the ferro-manganese containing high concentration of Mn and compare it with the density value measured by Equation 4, it contains 80% by weight of Mn using a static method using an alumina plate. The molten alloy density value of one ferro manganese was measured, and the result of the measurement was shown as' Present work (SD) of FIG. 6 (square point).

도 6에서 직선의 위 아래에 도시된 점선 또는 일점쇄선은 1칸 당 ±10%의 오차를 나타내는데, 상기 도 6에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 용융 페로망간 합금 밀도 평가 방법을 이용하지 않고, 직접 고농도의 Mn을 함유한 페로망간의 용융 합금 밀도값을 구하는 경우에는 본 발명에 따른 평가식과 10~40%의 오차를 보였다.Dotted lines or dashed lines shown above and below the straight line in FIG. 6 represent an error of ± 10% per square, as shown in FIG. 6, without using the molten ferro-manganese alloy density evaluation method according to the present invention. When the molten alloy density value of the ferro-manganese containing a high concentration of Mn was obtained, the evaluation equation according to the present invention showed an error of 10 to 40%.

이는 Mn의 높은 증기압으로 인해 내부에 기포가 발생하였기 때문으로 판단되며, 이러한 경우 오차 발생으로 정밀한 밀도값을 얻기 어렵다. 따라서, 본 발명에 의한 평가식에 의해 용융 페로망간의 합금 밀도의 밀도값을 측정하는 경우 보다 정확한 측정값을 얻을 수 있는 것이다.This is considered to be due to the bubbles generated inside due to the high vapor pressure of Mn, in this case it is difficult to obtain a precise density value due to the error. Therefore, when measuring the density value of the alloy density of molten ferro manganese by the evaluation formula by this invention, a more accurate measured value can be obtained.

상기 본 발명의 일실시예에 따른 용융 페로망간의 합금 밀도 평가 방법은 Fe-Mn의 페로망간 합금 뿐만 아니라, 다른 이원계 합금의 밀도 평가에도 응용이 가능하다.The alloy density evaluation method of the molten ferro-manganese according to an embodiment of the present invention is applicable to the density evaluation of not only the ferro-manganese alloy of Fe-Mn, but also other binary alloys.

이상 본 발명에 대하여 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 종사하는 자들이라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described above, it will be readily understood by those skilled in the art that various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the claims set out below.

Claims (7)

페로망간 제조시 용융 페로망간의 합금 밀도를 평가하는 방법에 있어서,
용융 순철의 용탕온도에 따른 밀도값의 관계식을 구하는 제1단계와,
용융 페로망간의 용탕온도에 따른 합금 밀도값의 관계식을 구하는 제2단계와,
상기 제1단계의 관계식에 임의의 Mn의 함량 및 용융 페로망간의 합금 밀도의 Mn 조성 의존성 계수가 더 포함된 관계식을 정의하는 제3단계와,
상기 제2단계 및 제3단계의 관계식을 대비하여 상기 용융 페로망간의 합금 밀도의 Mn 조성 의존성 계수를 계산하는 제4단계와,
상기 제4단계에서 계산된 용융 페로망간의 합금 밀도의 Mn 조성 의존성 계수가 포함된 관계식을 이용하여 Mn의 함량 및 용탕온도에 따른 용융 페로망간의 합금 밀도를 평가하는 제5단계를 포함하는 용융 페로망간의 합금 밀도 평가 방법.
In the method for evaluating the alloy density of molten ferro-manganese in the production of ferro-manganese,
A first step of obtaining a relation of density values according to the molten iron temperature of molten pure iron;
A second step of obtaining a relation of alloy density values according to the molten ferro-manganese melting temperature;
A third step of defining a relationship in which the Mn composition dependency coefficient of the content of arbitrary Mn and the alloy density between the molten ferro-manganese is further included in the relationship of the first step;
A fourth step of calculating a Mn composition dependency coefficient of the alloy density between the molten ferro-manganese in preparation for the relational expressions of the second and third steps;
Melting ferro includes a fifth step of evaluating the alloy density of the molten ferro-manganese according to the content of Mn and the melt temperature by using the relation formula including the Mn composition dependency coefficient of the alloy density of the molten ferro-manganese calculated in the fourth step Method for assessing alloy density of manganese.
제1항에 있어서,
상기 제2단계는 40중량% 이하의 Mn을 함유한 페로망간의 용탕 온도에 따른 합금 밀도값의 관계식을 구하는 것을 특징으로 하는 용융 페로망간의 합금 밀도 평가 방법.
The method of claim 1,
The second step is a method for evaluating the alloy density of the molten ferro-manganese, characterized in that to obtain a relation of the alloy density value according to the melt temperature of the ferro-manganese containing 40% by weight or less Mn.
제1항에 있어서,
상기 제1단계의 관계식은 하기의 식으로 이루어진 것을 특징으로 하는 용융 페로망간의 합금 밀도 평가 방법.
[수학식1]
ρFe = 7.215 - 11.6×10-4(T-1823).
Fe : 용융 순철의 밀도(g/㎤), T:용탕온도(K))
The method of claim 1,
The relational formula of the first step is the alloy density evaluation method characterized in that the following formula.
[Equation 1]
ρ Fe = 7.215-11.6 × 10 -4 (T-1823).
Fe : Density of molten pure iron (g / cm 3), T: Melting temperature (K))
제1항에 있어서,
상기 제2단계의 관계식은 하기의 식으로 이루어진 것을 특징으로 하는 용융 페로망간의 합금 밀도 평가 방법.
[수학식2]
ρFe-5%Mn = 7.110 - 13.8×10-4(T-1823).
Fe-5%Mn : 5%망간을 함유한 용융 페로망간의 합금 밀도(g/㎤), T:용탕온도(K))
The method of claim 1,
The relationship formula of the second step is the alloy density evaluation method of the molten ferro-manganese, characterized in that consisting of the following formula.
&Quot; (2) "
ρ Fe-5% Mn = 7.110-13.8 × 10 -4 (T-1823).
Fe-5% Mn : alloy density of molten ferro-manganese containing 5% manganese (g / cm 3), T: melt temperature (K))
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 관계식은 수적법(constrained drop method)을 이용하여 도출된 것을 특징으로 하는 용융 페로망간의 합금 밀도 평가 방법.
The method according to claim 3 or 4,
The relational formula is a method for evaluating the alloy density of molten ferro-manganese, characterized in that derived using the constrained drop method (constrained drop method).
제1항에 있어서,
상기 제3단계의 관계식은 하기의 식으로 이루어진 것을 특징으로 하는 용융 페로망간의 합금 밀도 평가 방법.
[수학식3]
ρFe-Mn = (7.215 - α[Mn]) - (11.6 + β[Mn])×10-4(T-1823).
Fe-Mn : 용융 페로망간의 합금 밀도(g/㎤), T:용탕온도(K)
α,β : Mn 성분함량 계수, [Mn] : Mn 성분함량(%))
The method of claim 1,
The relational formula of the third step is the alloy density evaluation method of the molten ferro-manganese, characterized in that consisting of the following formula.
&Quot; (3) "
ρ Fe-Mn = (7.215-α [Mn])-(11.6 + β [Mn]) x 10 -4 (T-1823).
Fe-Mn : alloy density of molten ferro-manganese (g / cm 3), T: melt temperature (K)
α, β: Mn component content coefficient, [Mn]: Mn component content (%))
제1항에 있어서,
상기 제5단계의 관계식은 하기의 식으로 이루어진 것을 특징으로 하는 용융 페로망간의 합금 밀도 평가 방법.
[수학식4]
ρFe-Mn = (7.215 - 0.021[Mn]) - (11.6 + 0.44[Mn])×10-4(T-1823).
Fe-Mn : 용융 페로망간의 합금 밀도(g/㎤), T:용탕온도(K), [Mn] : Mn 성분함량(%))
The method of claim 1,
The relationship formula of the fifth step is the alloy density evaluation method of the molten ferro-manganese, characterized in that consisting of the following formula.
[Equation 4]
ρ Fe-Mn = (7.215-0.021 [Mn])-(11.6 + 0.44 [Mn]) x 10 -4 (T-1823).
Fe-Mn : alloy density of molten ferro-manganese (g / cm 3), T: melt temperature (K), [Mn]: Mn content (%))
KR1020100029146A 2010-03-31 2010-03-31 Method for estimating alloy density of molten ferro-manganese KR101112984B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100029146A KR101112984B1 (en) 2010-03-31 2010-03-31 Method for estimating alloy density of molten ferro-manganese

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100029146A KR101112984B1 (en) 2010-03-31 2010-03-31 Method for estimating alloy density of molten ferro-manganese

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110109419A KR20110109419A (en) 2011-10-06
KR101112984B1 true KR101112984B1 (en) 2012-02-24

Family

ID=45390359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100029146A KR101112984B1 (en) 2010-03-31 2010-03-31 Method for estimating alloy density of molten ferro-manganese

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101112984B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3314783B2 (en) 1991-05-14 2002-08-12 レイノルズ メタルズ カンパニー Low density high strength Al-Li alloy
JP2003193167A (en) 2001-12-26 2003-07-09 Toho Kinzoku Co Ltd High-density alloy

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3314783B2 (en) 1991-05-14 2002-08-12 レイノルズ メタルズ カンパニー Low density high strength Al-Li alloy
JP2003193167A (en) 2001-12-26 2003-07-09 Toho Kinzoku Co Ltd High-density alloy

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110109419A (en) 2011-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3604593A1 (en) Two-phase stainless steel and manufacturing method therefor
CN104458637A (en) Method for testing ultra-low carbon and sulphur content in plain carbon steel-low alloy steel
CN104535708B (en) Method for determination of total aluminum in aluminum-based composite slag forming agent
JP5360086B2 (en) Manufacturing method using continuous casting of nonmagnetic steel
CN105158406A (en) Method for measuring silica content in ferromanganese iron by utilizing potassium fluosilicate volumetric method
KR101112984B1 (en) Method for estimating alloy density of molten ferro-manganese
Harmuth et al. Interaction steel/slag/submerged entry nozzle and its impact on refractory wear–Thermochemical process simulation
CN104759734B (en) Manual welding method for corrosion resisting steel of oil cargo tank of crude oil carrier
CN107807124A (en) Before a kind of high-alkali sodium vanadate crystallization in liquid vanadium concentration detection method
CN102749280A (en) Method for measuring corrosion performance of materials
CN105695857B (en) Reduce the manufacturing method of the two-phase stainless steel plate of field trash
CN112304801A (en) Method for measuring content of metallic iron in high-grade slag steel iron
CN109338130B (en) Process for improving appearance quality of zinc alloy
Luef et al. Enthalpies of mixing of metallic systems relevant for lead-free soldering: Ag–Pd and Ag–Pd–Sn
JP4635954B2 (en) Method for casting Cr-containing steel
CN111751298B (en) Method for measuring content of non-metal elements in crude lead
JP2009144244A (en) Refining method of high-chromium ferritic stainless steel for reducing carbon
CN111304547B (en) Method for manufacturing copper-containing container steel plate casting blank by accurately measuring copper content in nickel-copper alloy
CN104515828A (en) Calcium content determination method for low-calcium aluminum ferromanganese
CN103602774B (en) Method for calculating alloy material list in steelmaking area
Tkacheva et al. Physical-chemical properties of potassium cryolite-based melts containing KBF4
JP4816513B2 (en) Molten steel component estimation method
JP2011202252A (en) Method for assuming phosphor concentration in molten steel with sufficient accuracy
JP6379933B2 (en) Alloy manufacturing method
CN107076715B (en) The DO determination method of oxygenated water

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150119

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151106

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161116

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180102

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190115

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191211

Year of fee payment: 9