마그네슘 정련을 통한 개재물 제거 연구

Title
마그네슘 정련을 통한 개재물 제거 연구
Other Titles
Study on inclusion removal through refining technology of magnesium
Authors
백의현
Keywords
마그네슘정련을통한개재물제거연구
Issue Date
2015
Publisher
인하대학교
Abstract
현재 세계적으로 마그네슘의 상용화를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 마그네슘은 상용화 금속의 구조재료 중에서 최경량이며, 비강도 가공성 및전자파 차폐성 등이 우수하여 공업 재료로서 다양하게 활용되고 있다. 마그네슘잉곳의 세계 총 생산량은 점차 증가하며, 그 중 80%이상을 중국에서 생산하고있다. 그러나 한반도는 마그네사이트 및 돌로마이트가 풍부하지만, 국내에서는아직 마그네슘 생산이 어려우며, 대부부을 수입하여 소재부품을 생산하고 있는 실정이다. 따라서, 이러한 자원 배경을 통해 향후 마그네슘 잉곳 생산을 통한 가격 경재력을 확보해야 한다. 본 연구에서는 고순도 마그네슘 생산을 통한 마그네슘 시장 경쟁력 향상을 위해 2차 정련인 플럭스 정련법에 대한 정량적 공정 조건을 확립하고자 하였다. 먼저, 정련 시 발생하는 마그네슘 용탕의 발화를 방지하기 위해 SF6 가스를 Carrier gas와 혼합 사용하였으며, SF6 가스 사용량 저감하기 위한 적정 carrier gas를 도출하였다. 이를 토대로 마그네슘 정련 공정을 수행하기 위한 SF6 최소사용한계를 설정하였다. 플럭스 정련 시 마그네슘 잉곳 순도 향상을 위해 마그네슘 잉곳 및 1차 제련 응축물인 Mg crown, 마그네슘 합금 스크랩의 정련용 플럭스 및 additive 조성을 도출하였다. 정련용 플럭스는 저점도·저융점의 특성을 갖고, 불순물과의 반응성이 탁월해야 하며, 높은 밀도에 따른 침강거동이 용이해야 한다. 이러한 특성 평가를 위해 상용 열역학 계산 프로그램을 통해 계산을 수행하고, 점도 측정을 통한 용탕 내 플럭스의 유동성을 확인하였다. 이러한 결과를 토대로, 마그네슘 용탕 내 공통적인 불순물인 Ca 및 Fe를 주요 불순물로 선정하고 이에 따른 5, 6성분계 플럭스 세부 조성 및 교반 조건을 도출하였다. 최종적으로 용탕 내 비금속 개재물인 MgO 제거를 위해 filtration 조건을 도출하였다. 이로써, 마그네슘 용탕 내 불순물 Ca, Fe 와 비금속 개재물 MgO의 제거를 위한 정련용 플럭스의 효과를 파악하고 사용 조건을 얻을 수 있었다.
Description
제1장 마그네슘 정련 공정 1
1.1. 마그네슘 산업 현황 2
1.2. 마그네슘 정련 공정 5
1.3. 개재물의 형성 11
1.3.1 개재물 분석방법 14
1.3.2 개재물 분류 16
제2장 마그네슘 용탕 보호 기술 22
2.1 서 론 23
2.2 이론적 배경 24
2.2.1 플럭스를 이용한 용탕 보호 24
2.2.2 가스를 이용한 용탕 보호 24
2.2.3 대체 보호 가스 연구 동향 27
2.3 실험 방법 28
2.4 결과 및 고찰 31
2.4.1 Carrier gas 변화에 따른 용탕 보호 영향 31
2.4.2 용탕 표면 분석 34
2.5 결 론 40
제3장 플럭스 정련을 통한 개재물 제거 41
3.1 서 론 42
3.2 이론적 배경 44
3.2.1 플럭스 정련법 44
3.2.2 플럭스의 역할 및 특성 45
3.3 열역학 해석을 통한 플럭스 선정 47
3.4 개재물 침강 거동 해석 56
3.5 실험방법 58
3.6 결과 및 고찰 61
3.6.1 순 마그네슘 내 Ca 제거 61
3.6.1.1 플럭스 장입량 변화 61
3.6.1.2 플럭스 조성 및 공정 조건 66
3.6.1.3 MgO 농도 변화 69
3.6.1.4 MgO 및 CaF2 첨가를 통한 Ca제거 72
3.6.2 순 마그네슘 내 Fe 제거 73
3.6.2.1 용탕 내 Fe 용해도 73
3.6.2.1.1 실험방법 73
3.6.2.1.2 Fe 용해도 평가 76
3.6.2.2 열역학 해석 78
3.6.2.3 B2O3 첨가를 통한 Fe 제거 81
3.6.3 Mg crown 내 Ca 및 Fe 제거 84
3.6.3.1 서 론 84
3.6.3.2 실험방법 84
3.6.3.3 결과 및 고찰 87
3.6.3.3.1 MgCl2 첨가 조건에 따른 Ca 제거 87
3.6.3.3.2 B2O3 첨가를 통한 Fe 제거 89
3.6.4 마그네슘 합금 스크랩 내 MgO 제어 92
3.6.4.1 서 론 92
3.6.4.2 Filtration 원리 93
3.6.4.3 실험방법 96
3.6.4.4 결과 및 고찰 102
3.6.4.4.1 마그네슘 합금 스크랩 내 Ca 및 Fe 제거 102
3.6.4.4.2 Filtration을 통한 MgO 제거 104
3.7 결 론 107
참고문헌 109
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/34874
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Graduate School (일반대학원) > Theses(금속공학 석박사 학위논문)

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