KR100941253B1

KR100941253B1 - 턴디쉬용 폐유입재의 재활용 방법

Info

Publication number: KR100941253B1
Application number: KR1020090029183A
Authority: KR
Inventors: 김창호
Original assignee: 김창호
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2010-02-11

Abstract

본 발명에 의한 턴디쉬용 폐유입재의 재활용 방법은 수명을 다한 턴디쉬 내의 폐유입재를 재활용함에 있어서, 턴디쉬 내의 폐유입재를 덩어리 형상으로 분리하는 분리단계, 상기 분리단계에서 분리된 덩어리 폐유입재를 분쇄하여 입경 10mm이하의 입자 형상 또는 분말 형상의 폐유입재를 형성함과 아울러 분쇄된 폐유입재로부터 스틸화이버를 분리하는 분쇄단계, 상기 분쇄단계에서 분쇄된 폐유입재 10중량％ ∼ 30중량％를 주원료의 중량을 기준으로 하여 주원료에 혼합 교반하는 교반단계를 포함하여 이루어진다.

따라서 본 발명은 수명을 다한 턴디쉬 내의 폐유입재를 분리하여 이를 재생하여 턴디쉬용 유입 보수재 및 유입재, 기타 용도로 재사용 가능하기 때문에, 폐자원을 재활용할 수 있어 폐자원에 따른 환경 오염을 용이하게 줄일 수 있고, 폐자원의 재활용으로 제조 원가를 절감할 수 있는 등의 효과를 발휘한다.

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Description

턴디쉬용 폐유입재의 재활용 방법{REUSE METHOD OF WASTE LINING REFRACTORY IN TUNDISH}

본 발명은 철강공정 중에 연속 주조 설비에 사용되는 턴디쉬의 내장 유입재가 수명을 다하여 폐기되는 자원을 재활용하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 턴디쉬용 폐유입재를 재활용함으로써 자원을 재활용하여 제조 원가를 절감함과 아울러 환경 오염을 용이하게 줄일 수 있는 턴디쉬용 폐유입재의 재활용 방법에 관한 것이다.

일반적으로 최종제품의 형상에 가깝게 주조하는 연속주조법(일명 연주법이라고도 함)은 공정단축, 에너지 절감, 재고 감축 및 제품생산 시간을 단축시킬 수 있는 방법으로서, 조괴에서 분괴 압연 공정을 거쳐 슬래브(Slab)나 블룸(Bloom)을 만드는 방법에 비해 주조, 형발, 균열, 분괴 압연 등의 공정을 생략하고, 연속주조법에 의해 직접 용강을 주형에 주입하고, 주형 내에서 일정한 폭으로 응고된 강을 연속적으로 뽑아내서 이를 절단하여 슬래브(Slab)나 블룸(Bloom), 빌릿(billet) 등을 제조하게 된다.

예컨데 상기 연속주조법은 용강 → 래들 이송 → 연주기 주상 → 턴디쉬 주 입 → 제재물 부상 분리 → 1차 냉각용 몰드 내 주입 → 강제 진동으로 용착을 방지하면서 주형 주입 → 주편 → 2차 냉각 → 롤러가이드 통과 → 인발 작업 → 교정기 → 절단 작업을 순서대로 진행하게 된다.

여기서 턴디쉬(Tundish)는 래들(Ladle)과 몰드(Mold)간의 용강류를 안정화 후, 주형으로 내보내는 것으로서, 철피의 내부면에 맞추어서 내화벽돌을 적층 배치하고, 상기 내화벽돌의 내부면에 유입재를 두텁게 시공한 유입재층이 형성되며, 상기 유입재층의 내부면에 코팅재를 도포하는 구조를 포함하고 있다.

상기 턴디쉬 내에 있는 유입재층은 턴디쉬 내벽을 보호하기 위하여 고내열성를 구비하고 있고, 가열과 냉각의 반복에 따른 온도차에 견딜 수 있는 내열충격성 등을 구비하여야 한다.

따라서 종래의 유입재는 알루미나 성분이 포함된 내화 원료와, 길이가 약 25 mm이고 지름이 0.5 mm 정도로 이루어진 스틸화이버, 알루미나 시멘트(알루미나 성분 50％ 이상인 것)의 혼합물이며, 이러한 유입재에 물을 혼합 교반하여 유동성을 가지도록 한 상태에서 턴디쉬 내에 설치된 거푸집과 내화벽돌 사이로 주입 건조시켜서 180mm 내외의 두께를 가진 유입재층을 형성하게 된다.

이러한 유입재층은 내화벽돌과 함께 턴디쉬 내의 용강의 열보존율을 높이고, 턴디쉬의 사용 횟수를 연장하는 것이다.

그러나 종래의 유입재는 턴디쉬 내에서 일정한 횟수로 사용되어서 수명을 다하게 되면 턴디쉬의 내부로부터 분리하여 이를 폐기 처분하기 때문에, 자원의 낭비와 환경 오염을 유발하게 되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 수명을 다한 턴디쉬용 폐유입재를 재가공하여 이를 재활용함으로써, 자원을 재활용하여 제조 원가를 절감함과 아울러 환경 오염을 용이하게 줄일 수 있고, 폐자원의 재활용으로 제조 원가를 절감할 수 있는 턴디쉬용 폐유입재의 재활용 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수명을 다한 턴디쉬 내의 폐유입재를 재활용함에 있어서, 턴디쉬 내의 폐유입재를 덩어리 형상으로 분리하는 분리단계, 상기 분리단계에서 분리된 덩어리 폐유입재를 분쇄하여 입경 10mm이하의 입자 형상 또는 분말 형상의 폐유입재를 형성함과 아울러 분쇄된 폐유입재로부터 스틸화이버를 분리하는 분쇄단계, 상기 분쇄단계에서 분쇄된 폐유입재 10중량％ ∼ 30중량％를 주원료의 중량을 기준으로 하여 주원료에 혼합 교반하는 교반단계를 포함하여 이루어지는 턴디쉬용 폐유입재의 재활용 방법을 제공한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 턴디쉬용 폐유입재의 재활용 방법은 수명을 다한 턴디쉬 내의 폐유입재를 분리하여 이를 재생하여 턴디쉬용 유입 보수재 및 유입재, 기타 용도로 재사용 가능하기 때문에, 폐자원을 재활용할 수 있어 폐자원에 따른 환경 오염을 용이하게 줄일 수 있고, 폐자원의 재활용으로 제조 원 가를 절감할 수 있다는 이점이 있다.

본 발명에 의한 턴디쉬용 폐유입재의 재활용 방법의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

통상적으로 턴디쉬 내의 유입재층의 두께는 180mm내외로 이루어지는 것인 바, 턴디쉬 내의 유입재층이 수명을 다하면 이를 분리하여 폐유입재로 폐기 처리하게 되나, 본 발명에서는 상기 폐유입재를 재활용하는 방법이다.

즉 턴디쉬 내에서 수명을 다한 폐유입재를 분리하고, 분리된 폐유입재를 분쇄하며, 분쇄된 폐유입재를 공지의 주원료와 혼합하여 이를 턴디쉬 유입 보수재 및 유입재로 사용할 수 있다.

따라서 본 발명에 의한 재활용 방법은 분리단계, 분쇄단계, 교반단계 순으로 이루어진다.

즉 상기 분리단계는 턴디쉬의 내장재를 파쇄하여 폐유입재를 덩어리 형상으로 분리하는 것이며, 상기 분쇄단계는 상기 분리단계에서 분리된 덩어리 폐유입재를 분쇄하여 입경 10mm 이하의 입자 형상 또는 분말 형상의 폐유입재를 형성한 뒤, 분쇄된 폐유입재로부터 스틸화이버를 분리하는 것이고, 상기 교반단계는 상기 분쇄단계에서 분쇄된 폐유입재 10중량％ ∼ 30중량％를 주원료의 중량을 기준으로 하여 주원료에 혼합 교반하는 것이다.

다시 말하면 상기 분리단계에서는 턴디쉬의 내부로부터 폐유입재를 단순 파 쇄하여 밖으로 배출하게 되는 바, 이러한 파쇄 작업에서 내화벽돌과 함께 파쇄된다.

여기서 내화벽돌은 폐유입재와 함께 재활용하거나 폐유입재와 분리하여 그대로 재사용할 수 있으며, 폐유입재층을 코팅하는 코팅재는 폐유입재와 재질의 차이로 인하여 폐유입재층과 코팅재층 사이의 경계가 뚜렷하게 되므로 분리단계에서 폐유입재를 단순 파쇄하기 전에 코팅재를 쉽게 제거할 수 있다.

물론 상기 분리단계에서는 일명 브레이커라고 하는 굴착기를 사용하게 되나, 그 밖은 다른 수단을 이용하여 턴디쉬 내부면에 부착된 폐유입재를 분리할 수도 있다.

아무튼 턴디쉬의 내부면에 도포되어 있는 유입재층의 두께가 180mm 내외이므로, 상기 분리단계에서 분리된 덩어리 형상의 폐유입재를 파쇄기 또는 분쇄기를 이용하여 분쇄할 필요가 있는 것이다.

따라서 본 발명의 분쇄단계에서는 상기 분리단계에서 분리된 덩어리 폐유입재를 분쇄하여 입경 10mm 이하의 입자 형상 또는 분말 형상의 폐유입재를 형성하게 되며, 스틸화이버를 분리할 필요가 있다.

특히 상기 분쇄단계는 제1차분쇄단계, 제2차분쇄단계, 폐유입재선별단계로 이루어진다.

상기 제1차분쇄단계에서는 상기 분리단계에서 분리된 덩어리 형상의 폐유입재를 입경 50mm 이하로 분쇄한 뒤에 스틸화이버를 1차로 분리하게 되며, 상기 제2차 분쇄단계에서는 상기 제1차분쇄단계에서 분쇄된 50mm 이하의 폐유입재를 입경 10mm 이하로 다시 분쇄한 뒤에 스틸화이버를 2차로 분리하게 된다.

그리고 상기 폐유입재선별단계에서는 상기 제2차분쇄단계에서 분쇄된 10mm 이하의 폐유입재를 입경 1mm 이하의 입자(분말 포함), 입경 1mm ∼ 3mm의 입자, 입경 3mm ∼ 5mm의 입자, 입경 5mm ∼ 10mm 입자로 폐유입재를 선별하면서 스틸화이버를 3차로 분리하게 된다.

여기서 상기 제1차분쇄단계와 제2차분쇄단계, 폐유입재선별단계에서, 자석을 이용하여 각각의 단계별로 스틸화이버를 여러 차례로 분리함이 바람직한 바, 스틸화이버를 제거하는 이유는 고온의 용강에 의하여 스틸화이버가 산화되며, 이에 따라 산화된 스틸화이버가 턴디쉬 유입 보수재와 유입재 등에 그대로 투입될 경우에 작업성이나 내구성에 악영향을 줄 수 있기 때문이다.

한편 본 발명에서는 상기 교반단계의 주원료는 알루미나, 안달루사이트, 용융알루미나, 소결알루미나, 알루미나시멘트, 마이크로실리카 중의 어느 하나 또는 두 개이상을 혼합한 원료로 이루어진다.

물론 상기 주원료는 상술한 다수의 원료 이외에도 산화알루미늄(Al₂O₃)와 산화규소(SiO₂)를 함유하고 있는 광물질을 사용할 수 있음은 자명한 사실이다.

더우기 상기 교반단계의 폐유입재는 입경 1mm 이하의 입자(분말 포함), 입경 1mm ∼ 3mm의 입자, 입경 3mm ∼ 5mm의 입자, 5mm ∼ 10mm의 입자 중의 어느 한 종류 또는 두 종류 이상을 혼합한 것으로서, 상기 폐유입재선별단계에서 분리 선별된 한 가지 크기의 것만을 사용하는 것이 아니라 각 크기의 입자를 일정비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

즉 상기와 같이 입자의 크기가 상대적으로 큰 폐유입재와 입자의 크기가 작은 폐유입재를 적절하게 혼합하면 큰 입자 사이의 공간으로 작은 입자들이 들어가 제품의 밀도와 접착력을 증대하기 때문이다.

한편 본 발명에서는 주원료와 폐유입재의 안정성을 위하여 분산제를 혼합할 필요가 있다.

따라서 상기 교반단계에서 혼합 교반되는 주원료와 폐유입재의 혼합물에 분산제를 혼합하되, 상기 혼합물의 중량으로 기준으로 분산제 0.01중량％ ∼ 2중량％를 상기 혼합물에 혼합 교반하는 것을 포함하며, 이러한 분산제의 양은 재사용하는 용도에 따라 가변될 수 있다.

여기서 상기 분산제는 내화캐스타블용으로 사용되는 분산해교제로서, 인산염계 무기분산제와 아크릴계 유기분산제를 포함한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 턴디쉬용 폐유입재의 재활용 방법으로 제조된 혼합물은 일 예로서 턴디쉬용 유입재로 사용할 때, 폐유입재와 주원료를 혼합한 혼합물에 물 5중량％ ∼ 7중량％를 혼합 교반하여 종래와 마찬가지로 유동성 물질로 가변시킨 뒤, 턴디쉬용 유입 보수재로 사용하게 된다.

더우기 본 발명의 방법으로 제조된 혼합물을 턴디쉬용으로 사용되는 것이므로, 스틸화이버를 보충함이 바람직하며, 폐유입재를 유입재로 재활용할 수 있도록 주원료와 폐유입재를 혼합한 혼합물 중량을 기준으로 스틸화이버를 2중량％를 혼합하게 된다.

그리고 몇가지 실시예를 들어서 본 발명의 폐유입재를 사용한 혼합물과 주원료만으로 구성된 비교물을 상호 비교하면 다음과 같다.

여기서 상기 표1과 같이, 상기와 같은 다수의 실시예를 살펴보면 주원료에 폐유입재 30중량％를 초과하여 혼합한 경우, 물성이 비교예와 크게 틀린다는 것을 알 수 있고, 스폴링에 있어서도 매우 약화되는 것이다.

물론 본 발명에서는 주원료에 폐유입재 10중량％보다 작게 투입할 수 있으나, 주원료에 폐유입재 10중량％보다 작게 투입하는 것은 투입량이 작기 때문에 폐유입재의 재활용에 대한 의미가 희석되기 때문이다.

따라서 본 발명에 의해 제조되는 폐유입재와 주원료의 혼합물은 상기와 같은 표에 나타난 바와 같이 잔존변화율, 곡강도, 열응력에 의한 균열 현상 등에 있어서 비교예와 큰 차이가 없음을 알 수 있으며, 본 발명에 의해 재생되는 폐유입재와 주원료의 혼합물은 다양한 용도로 편리하게 재활용할 수 있다.

Claims

수명을 다한 턴디쉬 내의 폐유입재를 재활용함에 있어서,

턴디쉬 내의 폐유입재를 덩어리 형상으로 분리하는 분리단계; 상기 분리단계에서 분리된 덩어리 폐유입재를 분쇄하여 입경 10mm 이하의 입자 형상 또는 분말 형상의 폐유입재를 형성함과 아울러 분쇄된 폐유입재로부터 스틸화이버를 분리하는 분쇄단계; 상기 분쇄단계에서 분쇄된 폐유입재를 주원료에 혼합 교반하는 교반단계를 포함하여 이루어지되,

상기 분쇄단계는 상기 분리단계에서 분리된 덩어리 형상의 폐유입재를 입경 50mm 이하로 분쇄한 뒤에 자석으로 스틸화이버를 1차로 분리하는 제1차분쇄단계, 상기 제1차분쇄단계에서 분쇄된 50mm 이하의 폐유입재를 입경 10mm 이하로 분쇄한 뒤에 자석으로 스틸화이버를 2차로 분리하는 제2차분쇄단계, 상기 제2차분쇄단계에서 분쇄된 10mm 이하의 폐유입재를 입경 1mm 이하의 입자(분말 포함), 입경 1mm ∼ 3mm의 입자, 입경 3mm ∼ 5mm의 입자, 입경 5mm ∼ 10mm 입자로 폐유입재를 선별하면서 자석으로 스틸화이버를 3차로 분리하는 폐유입재선별단계로 이루어지며,

상기 교반단계의 주원료는 알루미나, 안달루사이트, 용융알루미나, 소결알루미나, 알루미나시멘트, 마이크로실리카 중의 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합한 원료이며, 상기 교반단계의 폐유입재는 입경 1mm 이하의 입자(분말 포함), 입경 1mm ∼ 3mm의 입자, 입경 3mm ∼ 5mm의 입자, 입경 5mm ∼ 10mm 중의 어느 하나 이상을 혼합한 것이고, 상기 폐유입재 10중량％ ∼ 30중량％가 주원료의 중량을 기준으로 하여 주원료에 혼합되고,

상기 교반단계에서 혼합 교반되는 주원료와 폐유입재의 혼합물에 스틸화이버와 분산제를 혼합하되, 스틸화이버 2중량% 및 인산염계 무기분산제와 아크릴계 유기분산제 중의 어느 하나로 이루어진 분산제 0.01중량％ ∼ 2중량％를 상기 혼합물의 중량을 기준으로 하여 상기 혼합물에 각각 혼합 교반하는 것을 포함하여 이루어지는 턴디쉬용 폐유입재의 재활용 방법.
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