야금연구소(Metallurgy)

고로의 열수지 계산 예 문제) 고로에 장입되는 원료, 부원료, 선철, 슬래그등의 조업수치가 다음과 같다. 다름을 계산하여라. 1. 장입물중 로정(爐頂) 가스에 들어가는 탄소량은 ? : 1톤당 장입물은 ③번, 이들에 포함된 성분비율들은 ①, ②, ④에 있음 1)코크스의 포함된 탄소량은 600Kg x 88/100 = 528Kg (F.C : Fixed Carbon,고정탄소) 2)석회석의 포함된 탄소량은 200Kg x 44.3/100 x 12/44 = 24 Kg (CO2=44.3%, CO2:C=44:12) 3)선철중에 용해된 탄소량은 1000Kg x 4.2/100 = 42 (철광석이 용해되어 용철로 카본이 용해됨, "- "값) 합계 : 1) + 2) - 3) = 510 Kg 2. 로정(爐頂)가스 1m3중에 탄소..

문제) 강의 침탄과정에서 0.6wt%의 탄소조성이 10시간 후에 표면으로부터 0.75mm 되는 지점에서 측정되었다. 이때, 침탄온도는 얼마인가? (Cs=1.0, Co = 0.2wt%로 가정한다. 침탄과정에서 0.6wt%의 탄소조성이 10시간 후에 표면으로부터 0.75mm지점에서 측정되었다. 이때, 침탄온도는 얼마인가? (단, 초기표면의 탄소농도는 Cs = 1.0wt%, Co = 0.2wt%로 가정한다). 풀이) (X / √ D t ) = 0.95 D = X2 / {(0.95)2 * t } D = (0.75x10-3 m)2 / {0.952x(3.6x104 s)} = 1.73 x 10-11 m2/s -------(1) γ-Fe에서 C의 확산계수는 (첨부자료 참조) D = 20x10-6m2/s) ef -(14..

문제) 확산하는 물질 Cs의 표면농도가 일정하게 유지되는 동한 반무한 고체내부로 재료가 확산할 때, 강의 표면은 탄소가 많은 분위기에서 강의 내부로 탄소가 확산하여 침탄하는 것은 식(1)과 같이 나타낼 수 있다. -------(1) Co : 확산물질 초기체적농도, Cs : 확산물질 일정표면농도, Cx : 거리 x의 농도. erf : 가우스 오차함수 탄소분위기 1.0wt%로 표면탄소조성 (Cs)를 유지한다. 강의 초기 원소함유량 (Co)은 0.2wt%이다. 1000℃에서 표면으로부터 1mm의 거리에 0.6wt%의 탄소함유량, (C-Co)/(Cs-Co)=0.5에 도달하는데 얼마나 걸리겠는가? (단, 그림에서 (C-Co)/(Cs-C0)=0.5, 일 때 (X/√Dt) = 0.95이다) 풀이) 그림에서 (C-C0..

문3) F.E.Harris는 침탄깊이를 처리시간과 온도의 함수로 나타냈었다. ----------(1) D : 침탄깊이(인치), t : 침탄시간, TR : ℉+460 침탄처리온도가 정해지면 ----------(2) (2)에서 침탄깊이를 추정할수 있다. 문) 침탄깊이 0.92mm를 목표로 900℃에서 침탄을 할 경우 소요시간을 계산하시오. 풀) T(온도) = 900℃ (=1652℉) TR = ℉+460 ℉ - 32 = 1.8*T℃ ℉ = (1.8*900) + 32, ℉ = 1652 = 1652+460 = 2112 ----------(3) (1)식에 (3)을 대입하면 D = inch 이므로 0.92mm x (1inch/25.4mm) = 0.03622 inch 0.92 / 25.4 = (31.6 √ t) / 1..

문3) F.E.Harris는 침탄깊이를 처리시간과 온도의 함수로 나타냈었다. ----------(1) D : 침탄깊이(인치), t : 침탄시간, TR : ℉+460 침탄처리온도가 정해지면 ----------(2) (2)의 식으로 침탄깊이를 추정할수 있다. 문제 1) D (inch) = 0.8mm 목표로 900℃에서 침탄을 한다. 소요시간은 ? 풀이 ) TR = 900℃ (=1652℉) = 1652+460 = 2112 ---------------(3) D = X inch1 inch : 2.54cm = 25.4mm1inch : 25.4mm = X inch : 0.8mmX inch = 0.8mm*1inch / 25.4mm -----(4) (=3.1496x10^(-2)) (1)에 (3), (4)를 입력하면 0...

문) 진공중(10^-4 mmHg)중에 순MnO를 고체탄소로 환원하여 Mn을 만든다. 이때 온도를 구하시오. 탄소와 그 산화물의 평형은 1기압상태이고, 약 900도 이상에서는 CO2의 생성은 무시할수 있다고 가정한다. 그리고 환원된 금속Mn이 Fe중에 고용하면 환원최저온도가 35도 저하한다. 이 경우 Fe중에 Mn의 활량을 구하시오. MnO(s) = Mn(s) + 1/2O2(g) △G˚ = 91 950 - 17.4 T --------------(1) C(s) + 1/2O2(g) = CO(g) △G˚ = -26 700 - 20.92 T --------------(2) 풀) 순 MnO의 C에 의한 환원반응식은 MnO(s) + C(s) = Mn(s) + CO(g) △G˚ = 65 250 - 38.32 T ---..

문) Fe-Mn, FeO-MnO 융체는 1550도에서 이상 용액으로 보고, 30mol%MnO 와 70mol%FeO으로 된 슬래그와 평형하는 Fe중의 Mn의 농도를 중량%로 구하시오. 단, Fe(l) + 1/2O2(g) = FeO(l) △G˚ = - 55 620 + 10.83T [Cal] --------(1) Mn(l) + 1/2O2(g) = MnO(l) △G˚ = - 85 200 + 13.7 T [Cal] --------(1) 풀) 슬래그와 메탈 반응은 FeO(l) + Mn(l) = MnO(l) + Fe △G˚ = - 29 580 + 2.87 T [Cal] --------(3) -> △G˚ = - 24 300 [Cal], at 1823K △G˚ = - RT lnKp = - RT ln [(aFe*aMnO)..

문) Fe-P 용철이 1600도에서 Po2 = 10^(-10) 기압하에서 고체 CaO, 고체 3CaO.P2O5와 평행하고 있다. 표준상태 1wt% 용질에서는 aP=2.0이다. △G1875˚를 구하면? P2(g) + 5/2O2(g) = P2O5(g) ----(1) 단, (1)식의 자유에너지는 △G1˚라 하고, 3CaO(s) + P2O5(g) = 3CaOP2O5(s) △G2˚,1873˚ = 135 000 (cal) ----(2) 1/2P2(g) = [P](1wt% in Fe) △G3˚ = -29 000-4.6T (cal) ----(3) 풀이) (1)식 + (2)식 이면 3CaO(s) + P2(g) + 5/2O2(g) = 3CaO.P2O5(s) △G1˚ + △G2˚ ----(4) (4)식 - (3)식x2 이면..

문) CaO-Al2O3(칼슘알루미네이트=Calcume Aluminate)계 슬래그중에 미량의 FeO가 존재한다. 이 슬래그가 용융철과 평행하고 있을 경우 산소분압을 1550도 이상에서 계산하시오. 단, 슬래그중에 0.3mol%FeO, 48.7mol%CaO, 51.0mol%Al2O3 용철중 용해된 Ca, Al, O는 무시하는것으로 가정, aFeO = NFeO로 가정함. FeO(l) = Fe(l) + 1/2O2(g) △G˚ = 55 620-10.83T (cal) -----(1) 풀) (1)의 평형정수를 Kp라 하면 △G˚ = - RT lnKp = - RT ln((aFe*Po2^(1/2))/aFeO) = 55 620 - 10.83 T ∴ln((aFe*Po2^(1/2))/aFeO) = 2.303*log((aFe..

문) 용철과 슬래그 간의 S분배비는 온도T, 산소분압 po2 및 다음식으로 정의되는 탈황능 Cs에 의존한다. Cs = (%S)*√(Po2/Ps2) 반응식 1/2S2(g) = [S]식을 이용하여, (슬래그)/[메탈] 간의 S분배비, (%S)/[%S]를 T, Cs, Po2의 관계식으로 표시하시오. 단, ΔG˚ = -31 520 + 5.27T (Cal) 해)