표 2.2의 개재물 거동 속도를 사용하여 시뮬레이션 한 결과는 그림 3.4와 같다. 그림 3.4는 총 개재물의 조성 변화를 나타내며, 본 모델의 계산 결과에서 약 210초 이후 총 개재물 중 Al2O3 농도가 급격히 감소함과 동시에 MgO 의 농도가 급격히 상승하는 것 을 보인다. 하지만 공정 초기와 공정 후기 ICS 모델의 계산 결과와 비슷한 값을 보인 다.
따라서 각 개재물의 거동 속도 변화에 따른 영향을 알아본다. 표 3.1은 슬래그로부터 부유한 Al2O3 개재물의 속도를 나타낸다. 본 모델의 계산 조건을 A, B, C 로 나누었다.
10분 이전의 개재물 부유 속도를 8%, 4%, 2%로 변화시켰으며 10분 이후의 개재물 부 유 속도를 2%, 2%, 1.4%로 변화시켰다. Al2O3 개재물 부유 거동을 10분 이전, 이후로 나눈 이유는 Al2O3 Cluster 의 형성을 고려하기 때문이다. 탈산제로 투입된 Al 은 용강 중 O 와 반응하여 대부분 Al2O3 형태로 슬래그로 부유하게 된다. 이 때, 슬래그로 부유 하지 못한 Al2O3는 용강 중의 비금속 개재물로 형성된다. 하지만 Al2O3 형성 초기 Cluster 형태를 보이는 큰 형태의 Al2O3 개재물들이 형성되며, 이 Cluster 들은 대부분 부유하여 용강 중에서 제거된다. 표 3.1의 개재물 부유 속도를 적용한 계산 결과는 그 림 3.5에 나타내었다.
그림 3.5에서 Al2O3 cluster 의 부유속도를 감소시켰더니, 공정초기 매우 급격히 감소 하는 Al2O3 농도가 더욱 완만히 감소함을 보였다. 표 3.1의 C 조건보다 개재물 부유 속도를 더 낮추더라도 총 개재물 중 Al2O3와 MgO 의 농도는 현저한 변화를 보이지는 않는다.
다음은 MgO·Al2O3 개재물의 부유속도에 대한 영향이며, 표 3.2에 계산 조건이 나타 나있다. ICS 모델의 계산 결과와 가장 근접한 표 3.1의 조건 C 를 택하고, MgO·Al2O3
개재물 부유 속도들을 변경하였다. 계산 결과는 그림 3.6에 도시되어 있다. MgO·Al2O3
개재물의 부유 속도 증가로 인해 300초 이후로 증가하는 총 개재물의 MgO 농도가 더 욱 완만히 증가함을 보이고 있다. 이는 MgO·Al2O3 개재물이 용강 중에서 부유하여 제 거되었기 때문이다.
각각의 개재물들은 용강 중에서 서로 응집하는 현상을 보이기도 하는데, 본 모델에서 는 이를 고려하기 위해 개재물 응집 속도를 적용하였고 표 3.3에 나타내었다. 또한 ICS 모델 결과와 비슷한 C3의 조건에서 개재물 응집속도를 변경하였다. 계산 결과는 그림 3.7에 나타내었다. 개재물 응집 속도를 감소시킴에 따라 총 개재물 중 Al2O3의 농 도와 MgO 의 농도가 더욱 완만하게 감소하고 증가하여 ICS 모델의 계산 결과와 근접 하였다.
상기한 바를 종합하면 총 개재물의 조성에 영향을 미치는 본 모델의 개재물 거동 속 도의 영향을 알아보았으며, 보고된 ICS 모델과의 총 개재물의 조성을 비교하였다. 따 라서 최적화된 개재물 거동 속도의 값은 표 3.4와 같다.
Fig. 3.4 Compositional changes in the total inclusion using table 2.2.
Inclusion type Al2O3 Step time ICS model Separation rate <10 min >10 min
20% per step 5% per step 5 s The
current model
Floatation rate
A 8% per step 2% per step B 4% per step 2% per step 2 s C 2% per step 1.4% per step
Table 3.1 Floatation rate of forming Al2O3 cluster in the current model.
Fig. 3.5 Compositional changes in the total inclusion by floatation rates of formation of Al2O3 clusters.
Inclusion type MgO·Al2O3 Step time
ICS model Separation rate 3% per step 5 s
The current
model
Floatation rate
C1 1.2% per step
C2 2.0% per step 2 s
C3 3.0% per step
Table 3.2 Floatation rate of MgO·Al2O3 inclusion in the current model.
Fig. 3.6 Compositional changes in the total inclusion by floatation rates of MgO·Al2O3 spinel inclusion.
Inclusion type MgO·Al2O3 Step time
ICS model Separation rate 3% per step 5 s
The current
model
Agglomeration of inclusions
C3-I 0.20% per step
C3-II 0.15% per step 2 s C3-III 0.10% per step
Table 3.3 Agglomeration rate of inclusions in the current model.
Fig. 3.7 Compositional changes in the total inclusion by agglomeration rates of inclusions.
Inclusion type Al2O3 Spinel Liquid inclusion
Step time ICS
model
Separation rate
<10 min >10 min
3% per step 5% per step 5 s 20% per step 5% per step
The current
model
Floatation rate 2% per step 1.4% per step 3% per step 2% per step
2 s Entrapment of
slag in molten steel
1.6·10-7% per step Agglomeration
of inclusions 0.2% per step 0.1% per
step 0.2% per step
Table 3.4 Optimized inclusion behavior rate in the current model.