제강 공정에서 탄화칼슘을 이용한 탈황 기술

황은 강재에서 가장 해로운 불순물 중 하나로, 적열 취성을 유발하고 연성을 저하시키며 용접성을 악화시킵니다. 심가공용 강, 배관용 강, 고강도 저합금 구조용 강과 같이 황 함량이 0.01% 미만이어야 하는 강종의 경우, 기본 산소로에 장입되기 전에 용선을 탈황하는 것이 공정 후반에 용강에서 황을 제거하는 것보다 효율적이고 경제적입니다. 탄화칼슘(CaC2)은 이 예비처리 단계에서 가장 효과적인 탈황제 중 하나로 자리 잡았으며, 올바르게 적용할 경우 황 수준을 0.005% 미만으로 낮출 수 있습니다.

탄화칼슘 탈황은 용선 내에 녹아 있는 황과 CaC2 사이의 직접 반응을 통해 이루어지며, 황화칼슘(CaS)과 흑연 탄소를 생성합니다. 이 반응은 1300~1400도의 일반적인 용선 온도에서 열역학적으로 매우 유리하며, 생성된 탄소는 철 내에 녹아 문제를 일으키지 않습니다. 마그네슘 기반 탈황제에 대한 CaC2의 주요 장점은 예측 가능성과 일관성입니다. 마그네슘 주입보다 반응이 덜 격렬하여 대량 처리 공정에서 제어가 용이하고 취급이 안전합니다. 특히 대량의 용선을 신속하게 처리해야 하는 토피도 레이들 또는 래들 기반 탈황 스테이션에 매우 적합합니다.

탄화칼슘 탈황의 효과는 주입 방식과 슬래그 관리 실무에 크게 좌우됩니다. 질소와 같은 반송 가스를 통해 수중 랜스로 공동 주입하면 시약이 용선 깊숙이 침투하여 접촉 면적과 반응 효율을 극대화합니다. 입자 크기 역시 중요한 요인입니다. 미세한 입자는 반응 속도가 빠르지만 배가스에 혼입될 수 있고, 거친 입자는 가라앉아 반응 속도는 느리지만 더 완전하게 반응합니다. 대부분의 작업장에서는 속도와 수율의 균형을 맞추기 위해 분급된 입자 크기 분포를 사용합니다. 용선 표면에 적절히 설계된 피복제 층은 대기 노출로 인한 재황을 방지하고 CaS 반응 생성물을 슬래그 상으로 흡수하는 데 필수적입니다.

극저황 강종을 목표로 하는 제강사의 경우, 두 단계 접근법이 종종 최상의 결과를 제공합니다. 첫 번째 단계에서 탄화칼슘으로 탈황하여 황을 0.005~0.008% 범위로 낮추고, 이어서 마그네슘 또는 미세 CaC2 재주입으로 최종 목표치를 달성하는 마무리 처리를 진행합니다. 이러한 접근법의 선택은 장입 전 황 수준, 요구되는 최종 황 함량, 그리고 가용한 탈황 스테이션의 용량에 따라 결정됩니다. 적절한 시약 취급, 랜스 유지보수 및 슬래그 화학 제어에 투자하는 제철소는 탄화칼슘으로 80% 이상의 탈황 효율을 일관되게 달성합니다.