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<학술연구>

용광로 내 원소별 환원 메커니즘에 관한 열역학적 연구
A Thermodynamic Study on the Reduction Mechanisms of Elements in a Blast Furnace

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  • 발행기관
    한국기계항공기술학회(구 한국기계기술학회) 바로가기
  • 간행물
    한국기계항공기술학회지(구 한국기계기술학회지) KCI 등재 바로가기
  • 통권
    제27권 제5호 (2025.10)바로가기
  • 페이지
    pp.1020-1023
  • 저자
    강수영, 천용우
  • 언어
    한국어(KOR)
  • URL
    https://www.earticle.net/Article/A475208

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원문정보

초록

영어
This study investigates the thermodynamic processes of reduction for iron, manganese, silicon, aluminum, magnesium, and calcium within a blast furnace. We analyzed two primary mechanisms, indirect and direct reduction, to determine the conditions under which these elements are converted from their oxides into metallic form. For indirect reduction, driven by gas-solid reactions with carbon monoxide, calculations show that iron is effectively reduced at temperatures above 967 K and a carbon monoxide partial pressure greater than 0.575. However, other elements like manganese, silicon, aluminum, magnesium, and calcium require extremely high temperatures and carbon monoxide partial pressures approaching 1.0. This makes their indirect reduction in a typical blast furnace environment highly improbable. In contrast, direct reduction involves solid carbon (coke) directly reducing the oxides. Our analysis reveals that iron can be reduced at temperatures above 1000 K, which is well within the blast furnace's operating range. Manganese and silicon can also be produced through this direct reduction pathway at the high temperatures found in the furnace's lower zone, above 1691 K and 1952 K, respectively. However, aluminum, magnesium, and calcium require significantly higher temperatures that fall outside the normal operating conditions of the blast furnace. In conclusion, iron is effectively produced by both indirect and direct reduction mechanisms. While manganese and silicon are difficult to reduce indirectly, they are successfully produced through direct reduction in the high-temperature zone. Aluminum, magnesium, and calcium, on the other hand, are not produced in a blast furnace because their reduction temperatures are too high. This explains why only specific elements are reduced and incorporated into the final pig iron product.

목차

Abstract
1. 서론
2. 용광로내 반응
2.1 연소대 반응
2.2 간접환원 반응
2.3 직접환원 반응
3. 용광로내 환원 반응 이해
3.1 간접환원
3.2 직접환원
3.3 고로 내 원소 환원 거동 분석
4. 결론
References

키워드

용광로 열역학 환원 메커니즘 깁스 자유에너지 슬래그 형성 Blast furnace Thermodynamics Reduction mechanism Gibbs free energy Slag formation

저자

  • 강수영 [ SooYoung Kang | Inha Technical College, Professor, Dept. of Materials Engineering ]
  • 천용우 [ YongWoo Chun | Graduate School of Hanbat National University, PhD student, Dept. of Materials and Systems Engineering ]

참고문헌

자료제공 : 네이버학술정보

간행물 정보

발행기관

  • 발행기관명
    한국기계항공기술학회(구 한국기계기술학회) [Korean Society of Mechanical Technology]
  • 설립연도
    1999
  • 분야
    공학>기계공학
  • 소개
    기계 관련 산업 분야에 관한 학술과 현장 적용 기술을 연구하고 교류하며, 이에 관련된 학문과 기술 발전 및 보급에 기여함으로써 과학과 기술의 진흥에 이바지함을 그 목적으로 한다.

간행물

  • 간행물명
    한국기계항공기술학회지(구 한국기계기술학회지) [Journal of the Korean Society of Mechanical and Aviation Technology ]
  • 간기
    격월간
  • pISSN
    1229-604X
  • eISSN
    2508-3805
  • 수록기간
    1999~2026
  • 등재여부
    KCI 등재
  • 십진분류
    KDC 550 DDC 620

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