KR100240754B1 - 제강 슬래그와 폐철류를 이용한 고내구성 중장비용 평형추 제조 방법 - Google Patents

제강 슬래그와 폐철류를 이용한 고내구성 중장비용 평형추 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제강 슬래그와 폐철류를 사용하여 중장비용 평형추(counter weight)를 제조하는 방법에 관한 것으로, 폐철, 제강 슬래그 및 절단 스케일을 입도가 2mm이상인 조대 골재와 입도가 2mm이하인 미세 분말을 3 : 1∼3 : 2 중량비로 혼합하여 골재 혼합물을 제조하는 단계; 상기 골재 혼합물에 점결재로써 시멘트를 골재 혼합물의 중량 기준으로 5-10중량%를 혼합하고, 용매로써 적정량의 물을 첨가하여 슬러리 상태의 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 성형한 다음 건조하는 단계;를 포함하는 고내구성 중장비용 평형추 제조 방법이 제공된다. 본 발명에 따르면, 가혹한 조업중이나 철제 용기의 파손후에도 분철 등의 누출을 방지할 수 있으며, 이와 동시에 철제 용기의 두께도 대폭 줄여 경제성 또한 크게 개선할 수 있다.

Description

제강 슬래그와 폐철류를 이용한 고내구성 중장비용 평형추 제조 방법
본 발명은 제강 슬래그와 폐철류를 사용하여 고내구성의 중장비용 평형추(counter weight)를 제조하는 방법에 관한 것으로, 폐철 등의 골재에 점결재를 사용하여 고형화함으로써 고내구성, 저단가 평형추 제조 방법에 관한 것이다.
굴삭기용 평형추는 조업시 중량의 균형을 위하여 필수적으로 사용되고 있는 부품으로, 기존의 평형추는 절단 스케일, 폐철이나 분철 등을 평형추용 철제 용기에 그대로 투입하여 봉합하는 방법을 사용하여 왔다.
따라서 외부에서 충격이 가해질 수 있는 가혹한 조업 조건하에서, 평형추가 파손되게 되면, 미세 골재등이 새어나와 평형추로서의 기능을 손실하게 되는 문제점이 있어서, 철제 용기의 두께를 두께 8mm 정도로 두껍게 하여 내구성을 부여하는 조작을 수행하고 있다.
그러나 이러한 방식으로 내구성을 보강하는 경우에는 철제 용기를 두껍게 하는 만큼, 용기 제작시의 주입 성형에 필요로 하는 철의 양이 많아지므로, 경제성이 떨어지며, 철제 용기의 내구성에도 한계가 있는 등의 문제가 있다.
따라서 이와 같은 문제점을 극복하기 위해서 본 발명의 목적은 철제 용기내에서 폐철, 분철 등의 골재 자체에 제철소내 폐자원인 제강 슬래그를 첨가하고 원료로 하고 여기에 고형화제를 첨가하여 내구성을 갖는 평형추를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 의하면, 폐철, 제강 슬래그 및 절단 스케일을 입도가 2mm이상인 조대 골재와 입도가 2mm이하인 미세 분말을 3 : 1∼3 : 2 중량비로 혼합하여 골재 혼합물을 제조하는 단계; 상기 골재 혼합물에 점결재로써 시멘트를 골재 혼합물의 중량 기준으로 5-10중량%를 혼합하고, 용매로써 적정량의 물을 첨가하여 슬러리 상태의 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 성형한 다음 건조하는 단계;를 포함하는 고내구성 중장비용 평형추 제조 방법이 제공된다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 방법에 의한 평형추용 성형제 제조용 폐철류는 각 골재의 충전 밀도를 기준으로 선택한다. 대상 재료로는 용접 조업이나 철강재 관련 부생물을 중심으로 폐철, 금속 분진, 분철, 제강 슬래그 및 철광석 등을 사용한다.
이들 재료의 원료 및 입도별 충전 밀도를 하기표 1 및 2에 나타내었다.
평형추 골재용(Fe산화물계) 원료별, 입도별 충전 밀도
[표 1]
Figure kpo00001
[표 2]
평형추 골재용(Fe계) 원료별, 입도별 충전 밀도
Figure kpo00002
상기표에서 보듯이, 이들 재료 각각의 충전 밀도는 각 재료 자체의 비중뿐만 아니라 입도에도 큰 영향을 받음을 알 수 있다. 따라서 가능한한 고비중의 평형추를 제조하기 위해서는 각 원료를 적절하게 혼합해야할 필요가 있다.
본 발명에서 평형추용 골재로 사용한 폐철, 제강 슬래그, 철광석등은 2mm이상의 조대 골재를 다량 함유하고 있으므로, 이들 골재 각각의 충전 밀도는 상대적으로 낮아질 수 밖에 없다. 따라서 이들 골재간의 공극에 금속 분진이나 분철 등의 2mm이하 미세 분말을 충전하여 충전 밀도를 향상시키고, 이 밀도의 향상을 통하여 성형체의 강도를 향상시킨다.
본 발명에서는 상기 조대 골재와 미세 골재의 비는 일반적인 건축용 콘크리트에 있어서, 최적의 시멘트 : 모래 : 자갈의 혼합비가 1 : 3 : 9(골재에 대한 시멘트 7.69중량% 혼합)인 점을 감안하여, 상기 자갈대신 입도가 2mm이상인 폐철, 제강 슬래그 등의 조대 골재를 적용하고, 입도가 2mm이하인 분진, 분철 등의 미세분말 골재를 모래에 적용하면 조대 골재 : 미세 골재의 중량비는 3 : 1이 된다.
그러나 본 발명의 경우에는 콘크리트와 마찬가지로 강도의 발현도 중요하나, 이와 더불어 평형추 특유의 역할을 수행하기 위해서 비중의 향상이 중요하다. 따라서 일정 강도를 유지하면서 최대 비중을 나타내어야 한다.
이를 감안한 적정 혼합비는 중량을 기준으로 조대골재 : 미세분말 = 3 : 1∼3 : 2가 바람직하고, 3 : 1∼2 : 1이 보다 바람직하다. 상기 골재의 혼합비가 3 : 2를 초과하는 경우에는 조대 골재의 함량이 지나치게 많아 성형이 불가능하며, 3 : 1이하일 때는 성형에 필요한 시멘트의 함량이 과다하여 상기 언급한 평형추로서의 비중의 발현이 불가능하다.
또한 점결제로써 첨가되는 시멘트의 혼합비는 상기 골재 혼합물의 중량을 기준으로 5-10중량%이다. 시멘트의 혼합비가 5중량% 이하인 경우에는 시멘트가 점결제로서의 역할을 하지 못하며, 10중량% 이상인 경우에는 비중의 발현이 불가능해진다.
이들 골재 혼합물을 용매를 물로 하여 균질하게 혼합한 후, 원하는 형상의 평형추 제조용 철제 용기에 장입한 다음 시멘트를 첨가하고 양생시킨다.
이하, 본 발명의 실시예를 통하여 상세히 설명한다.
[실시예 1]
폐철(조대골재) : 슬래그(조대골재) : 분철(미세분말)을 6 : 1 : 3의 중량비로 첨가하고, 포오틀랜드 시멘트를 10중량% 첨가하여 혼합한 다음, 10일간 양생한 성형체의 부피 밀도는 4.0g/㎤이었으며, 압축강도는 515㎏/㎠이었다. 비교하기 위하여, 시멘트만 양생시킨 성형체의 압축 강도는 962㎏/㎠이었다.
[실시예 2]
폐철(조대골재) : 분철(미세분말) : Fe계 분진(미세분말)을 6 : 2 : 2의 중량비로 첨가하고, 포오틀랜드 시멘트를 10중량% 첨가하여 혼합한 다음, 10일간 양생한 성형체의 부피 밀도는 3.6g/㎤이었으며, 압축강도는 320㎏/㎠이었다. 비교하기 위하여, 시멘트만 양생시킨 성형체의 압축 강도는 962㎏/㎠이었다.
[실시예 3]
폐철(조대골재) : 분철(미세분말)을 6 : 4의 중량비로 첨가하고, 포오틀랜드 시멘트를 10중량% 첨가하여 혼합한 다음, 10일간 양생한 성형체의 부피 밀도는 3.7g/㎤이었으며, 압축강도는 326㎏/㎠이었다. 비교하기 위하여, 시멘트만 양생시킨 성형체의 압축 강도는 962㎏/㎠이었다.
[실시예 4]
폐철(조대골재) 분철(미세분말)을 6 : 4의 중량비로 첨가하고 포오틀랜드 시멘트를 6중량% 첨가하여 혼합한 다음, 10일간 양생한 성형체의 부피 밀도는 4.1g/㎤이었으며, 압축강도는 251㎏/㎠이었다. 비교하기 위하여 시멘트만 양생시킨 성형체의 압축 강도는 962㎏/㎠이었다.
[비교예 1]
폐철(조대골재) : 분철(미세분말)을 6 : 4의 중량비로 첨가하고, 포오틀랜드 시멘트를 4중량%첨가하여 혼합한 다음, 10일간 양생시 성형체를 제조할 수 없었다. 이는 점결제로서의 시멘트의 양이 부족함에 기인한 것으로 보인다.
[실시예 5]
폐철(조대골재) : Fe 산화물계 분진(미세분말)을 6 : 4의 중량비로 첨가하고, 포오틀랜드 시멘트를 6중량% 첨가하여 혼합한 다음, 10일간 양생한 성형체의 부피 밀도는 3.5g/㎤이었으며, 압축강도는 300㎏/㎠이었다. 비교하기 위하여, 시멘트만 양생시킨 성형체의 압축강도는 962㎏/㎠이었다.
[실시예 6]
폐철(조대골재) : Fe 산화물계 분진(미세분말)을 7 : 3의 중량비로 첨가하고, 포오틀랜드 시멘트를 6중량% 첨가하여 혼합한 다음, 10일간 양생한 성형체의 부피 밀도는 3.6g/㎠이었으며, 압축강도는 396㎏/㎠이었다.
상기한 바에 따르면, 가혹한 조업중이나 철제 용기의 파손후에도 분철 등의 누출을 방지할 수 있으며, 이와 동시에 철제 용기의 두께도 대폭 줄여 경제성 또한 크게 개선될 수 있다.

Claims (2)

  1. 폐철, 제강 슬래그 및 절단 스케일을 입도가 2mm이상인 조대 골재와 입도가 2mm이하인 미세 분말을 3 : 1∼3 : 2 중량비로 혼합하여 골재 혼합물을 제조하는 단계; 산기 골재 혼합물에 점결재로써 시멘트를 골재 혼합물의 중량 기준으로 5-10중량%를 혼합하고, 용매로써 적정량의 물을 첨가하여 슬러리 상태의 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 성형한 다음 건조하는 단계; 를 포함하는 제강 슬래그와 폐철류를 이용한 고내구성 중장비용 평형추 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조대 골재 : 미세분말은 3 : 1∼2 : 1 중량비로 혼합됨을 특징으로 하는 평형추 제조 방법.
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