KR100211682B1 - 전로슬랙을 원료로 하는 주형용 경화제 조성물 및 주형 제조법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 규산소오다를 점결제로 하는 주형에 있어서 주형의 경화를 위하여 전로슬랙을 원료로 하는 주형용 경화제 조성물 및 상기 경화제 조성물로 제조한 분말을 사용하여 주형을 제조하는 주형 제조법에 관한 것으로서, 상기 주형용 경화제 조성물은 2CaOSiO₂를 주성분으로 하고 화학성분은 중량비로 CaO : 35-50, SiO₂: 15-30, Al₂O₃: 3-5, MgO : 5-10, Fe₂O₃: 5-50로 조성됨을 특징으로 하고, 상기 주형 제조법은 골재로서 규사 등의 내화물 입자에 점결제로서 규산소오다 용액을 첨가하고, 여기에 경화제 조성물로서 L.D. 전로슬랙 분말을 첨가하여 혼련 및 조형한 후 상온에서 방치하여 주형을 제조하되, 중량비로 규사 100에 대하여 규산소오다 용액을 2-10첨가하고 L.D. 전로슬랙분말을 규산소오다 용액에 대한 중량비로 20-80

Description

전로슬랙을 원료로 하는 주형용 경화제 조성물 및 주형 제조법

본 발명은 규산소오다를 점결제로 하는 주형에 있어서, 주형의 경화를 위하여 취입하는 CO₂가스 대신에 사용하기 위한 전로슬랙을 원료로 하는 주형용 경화제 조성물 및 상기 경화제 조성물로 제조한 분말을 사용하여 주형을 제조하는 주형 제조법에 관한 것이다.

일반적으로 규산소오다를 점결제로 하는 주형에 있어서는 주형의 붕괴성을 개선하기 위하여 산화철을 첨가하여 사용하고 있으나, 철주물의 표면에서 FeO가 용이하게 발생하여 이것이 규사와 반응하여 주물의 소착이나 용탕 침투를 일으키는 결과가 되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술의 단점을 보완하기 위하여 제강용 L.D. 전로슬랙에 함유된 철분을 슬랙 분말 제조과정에서 가공처리하여 산화철(Fe₂O₃)로 만들어서 사용하므로서 주형의 붕괴성을 향상시킴과 동시에 주물의 표면을 미려하게 하는데 있는바, 그 이론적 근거를 설명하면 다음과 같다.

산화철은 고온에서 유해한 FeO를 흡수하여 유동성 규산철(Faylite : Fe₂SiO₂)의 생성을 방지시킴과 동시에 마그네타이트 즉 Fe₃O₄가 형성되어 잔류강도가 현저하게 낮아져서 주형의 붕괴성을 향상시키게 되는데 이는 구체적인 면에서 다음과 같이 크게 두가지로 나누어 설명할 수 있다.

첫째, Fe₂O₃는 규산소오다의 고온 소결현상을 저해하게 되고 그 자체가 용이하게 유리질을 형성하지 않으므로 액상공존소결이 이루어지지 않으며 또한 소결반응이 제3의 불순물로 인하여 저해되어 특히 주형과 용융금속 사이에 산화성 분위기를 만들므로 용융 금속의 침투 및 소착 등을 방지하여 주조품의 표면을 미려하게 하며, 둘째, 산화철의 미립자가 규산입자 표면의 일부에 작용하여 규산소오다의 망상 결합력을 억제시킴으로서 그 결과 주형의 붕괴성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이하 본 발명에 따른 L.D. 전로슬랙을 원료로 하는 경화제 조성물은 2CaOSiO₂를 주성분으로 하며 그 화학성분 및 입도분포를 나타내면 다음과 같다.

본 발명은 폐기처리하는 L.D. 전로의 제강공정에서 발생하는 슬랙을 원료로 가공처리하여 주형재료인 경화제로 재활용하는 것으로 산화철의 함유량이 높은 것을 특징으로 하고 있다.

규산소오다를 점결제로 하는 주형에 있어서 슬랙분말 경화반응은 다음과 같다.

(1) 2CaOSiO₂+ n H₂O → CaOSiO₂ nH₂O + Ca(OH)₂+ silica sol

(2) Ca(OH)₂ Ca²⁺+ 2OH^-

(3) Na₂OSiO₂(규산소오다) + H₂O → 2NaOH + Silica sol

상기 반응으로 인하여 슬랙분말의 수화반응과 일부의 분해반응으로 Ca²⁺및 실리카 졸을 형성하고 이들이 규산소오다 반응(3)에서 경화를 촉진하여 주형의 경화가 진행되는 것으로 추정된다.

따라서 본 발명에서는 규산소오다를 점결제로 하는 주형제조법에 있어서 제조한 L.D. 전로슬랙 분말을 사용하여 조형 후 상온에 방치하여 경화시켜 주형을 만드는 방법을 특징으로 하고 있는 바, 본 발명의 사용 배합비를 표시하면 다음과 같다.

본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

중량비로 규사(AFS GFN 71.7) 100에 대하여 L.D. 전로슬랙분말을 규산소오다에 대하여 중량비로 50첨가하여 신속혼련기에서 1분간 건식혼련 후 규산소오다 6를 첨가하여 다시 1분간 습식혼련한 후 배출하여 이를 주물사로 사용, 조형한 후 상온에 방치하면 경화되어 주형으로 완성된다.

실시예 1의 주물사를 표준시험편으로 성형, 실온에 방치하면서 압축강도를 측정한 결과는 다음과 같다.

[실시예 2]

실시예 1의 혼련 주물사로 표준시험편을 작성하여 24시간 방치한 후 소성하여 잔류강도를 측정하고 또한 전로슬랙분말을 사용하지 않고 CO가스를 취입하여 경화시킨 표준시험편을 소성하여 잔류압축강도를 측정한 결과를 비교하면 다음과 같다.

상기표에서 나타내고 있는 바와같이, 가공처리한 전로슬랙분말을 사용한 주형은 잔류강도가 낮아 붕괴성이 우수할 뿐만 아니라 상온에 방치하였을 때 높은 강도를 얻을 수 있으므로 L.D. 전로슬랙분말을 경화제로 사용하는 경우가 보다 효과적이다.

Claims (2)

1. L.D. 전로슬랙을 원료로 하여 가공처리한 주형용 경화제는 2CaOSiO₂를 주성분으로 하고 중량비로 CaO : 35-50, SiO₂: 15-30, Al₂O₃: 3-5, MgO : 5-10, 를 조성으로 하는 분말로서 산화철(Fe₂O₃)을 5-50함유하는 것을 특징으로 하는 주형용 경화제 조성물.
2. 골재로서 규사 등의 내화물 입자에 점결제로서 규산소오다 용액을 첨가하고, 여기에 경화제 조성물로서 L.D. 전로슬랙분말을 첨가하여 혼련 및 조형한 후 상온에서 방치하여 주형을 제조하는 방법으로서, 중량비로 규사 100에 대하여 규산소오다 용액 2-10를 첨가하는 주물사 배합에 있어서 주형용 경화제로서 L.D. 전로슬랙을 가공 처리한 CaO 35-50, SiO₂15-30, Al₂O₃3-5, MgO 5-10, 및 Fe₂O₃5-50로 조성되는 경화제 조성물을 규산소오다 용액에 대하여 중량비로 20-80첨가하는 것을 특징으로 하는 주형제조법.