KR101205989B1 - 급냉 제강환원슬래그 화이버 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 급냉 제강환원슬래그 화이버(Fiber) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 출탕 턴디쉬를 통해 용융된 제강환원슬래그를 낙하시키고, 상기 낙하되는 용융된 제강환원슬래그에 아토마이저(AP) 노즐로부터 고압의 가스를 분사하여 상기 용융된 제강환원슬래그를 급냉시키면서 화이버(Fiber)상으로 미세하게 분리하여 제조되는 급냉 제강환원슬래그 화이버 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 급냉 제강환원슬래그 화이버(Fiber) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 출탕 턴디쉬를 통해 용융된 제강환원슬래그를 낙하시키고, 상기 낙하되는 용융된 제강환원슬래그에 아토마이저(AP) 노즐로부터 고압의 가스를 분사하여 상기 용융된 제강환원슬래그를 화이버(Fiber)상으로 미세하게 분리하면서 급냉하여 제조되는 급냉 제강환원슬래그 화이버 및 그 제조방법에 관한 것이다.
1960년대 이후 급속한 경제 발전에 따른 철강 수요에 대응하기 위한 제철 및 제강산업의 발전은 매우 급속하게 발전하였다. 철강협회의 자료에 의하면 국내의 조강생산 능력은 1998년 IMF 시기에 다소 주춤하였으나, 매년 꾸준히 증가를 하여 2008년에는 약 5,300만 톤에 이르는 세계 6위의 조강생산국이 되었다.
이러한 철강 산업은 다량의 원료와 에너지를 소비하는 대표적인 업종으로 제선, 제강, 압연 등의 복잡한 일련의 생산 공정을 거치면서 각 공정에서 철강생산에 따른 부산물인 철강 슬래그를 다량 발생시킨다. 이러한 철강 슬래그는 고로슬래그와 제강슬래그로 분류되며, 고로슬래그는 수쇄슬래그와 서냉슬래그로, 제강슬래그는 전로슬래그와 전기로슬래그로 분류되며, 전기로슬래그는 또한 산화공정슬래그와 환원공정슬래그로 분류된다.
최근 제강슬래그는 본질적으로 철보다 가벼운 것이 비중차에 의해 분리된 것이므로 중금속을 거의 함유하지 않고 있어 환경 유해성이 낮으므로 건설 산업용 재료로 사용하고자 하는 연구가 비교적 활발하였다. 그러나 내부에 유리 산화칼슘(f-CaO)을 함유하고 있어 물과 접촉시 화학반응을 일으켜 부피가 팽창하므로 도로용 또는 콘크리트용으로 사용될 경우 균열을 발생하게 되므로, 이와 같은 경우에는 에이징(Aging)과 같은 후처리공정을 두어 화학적으로 안정화시킨 후 사용하는 방법이 제안되고 있으나 그 신뢰성이 높지 않아 실제의 적용은 많지 않다.
따라서, 상기 제강슬래그를 상용하기 위하여 [도 1]에 도시한 바와 같이, 고속의 공기를 이용하여 용융상태의 제강 슬래그를 급냉시키는 방법으로 유리 산화칼슘(f-CaO)의 생성량을 제어하는 방법이 개발되어 상용되고 있는데, 상기의 방법에 의해 생산된 제강슬래그는 구형화되었기 때문에 아토마이징 제강 슬래그(ASS, Atomizing Steel Slag)라고도 하고, 급냉공정에 의해 제조되었으므로 급냉 제강슬래그(RCSS, Rapidly Cooled Steel Slag)라고도 하며, PS Ball(Precious Slag Ball)이라는 이름으로 상용화되고 있다.
이와 같은 아토마이징 처리된 제강 슬래그는 유리 산화칼슘의 생성물이 낮아 팽창 붕괴의 위험이 적으며, [도 2]에 도시한 바와 같이, 입형이 구형에 가까운 잔골재 형태를 갖기 때문에 콘크리트용 건설재료로써 활용할 경우 볼베어링 효과(Ball Bearing Effect)에 의해 유동성이 증가하는 장점이 있으나, 콘크리트를 구성하는 다른 재료에 비하여 밀도가 높아 재료분리(Segregation)의 가능성이 높으므로 시멘트 대체제, 특수 용도의 콘크리트 외에는 일반적인 용도로는 적용하기가 곤란한 문제점이 있었다.
한편, 상기 제강슬래그 재활용에 관한 종래기술로서 시멘트 대체제 또는 혼합제에 관한 기술로는 국내특허공개공보 제10-2009-0070404호에 서냉한 환원슬래그에 플라이애시와 보통 포틀랜드 시멘트를 첨가하여 혼합시멘트를 제조하는 기술이 공지되어 있다.
또한, 미국 특허 제6033467호에는 니켈, 구리, 납 또는 아연 제련소에서 발생되는 슬래그로부터 시멘트를 제조하는 방법이 공지되어 있고, 미국 특허 제6776839호에서는 서냉슬래그와 포졸란 반응에 의한 강도 증가를 한 혼합시멘트가 공지되어 있다.
또한, 한국특허공개공보 제10-2002-0039520에는 시멘트의 낮은 초기 강도를 개선할 목적으로 고로 슬래그를 주재료로 이용하여 비소성 시멘트를 제조하여 보통 포틀랜드 시멘트를 대체하는 기술이 공지되어 있다.
그러나, 상기 종래기술에 의한 제강슬래그의 시멘트 대체제 또는 혼합제 제조기술은 서냉슬래그 또는 아토마이징 제강 슬래그를 미분말로 분쇄하여야 하며, 서냉슬래그는 아토마이징 제강 슬래그보다 분쇄공정에 많은 시간과 비용이 소요되고, 아토마이징 제강 슬래그는 입자가 구형이므로 원하는 분말도를 가지도록 별도로 분쇄하여야 하는 번거로움이 있다.
이에 본 발명자들은 기존 급냉 제강환원슬래그로부터 PS 볼을 제조시 섬유상 슬래그가 35~45용적% 비율인 점에 착안하여 아토마이징 공정조건을 최적화함으로써, 섬유상 슬래그가 약 75용적% 이상의 비율로 회수하는데 성공하여 본발명을 완성하게 되었다.
본 발명은 출탕 턴디쉬를 통해 용융된 제강환원슬래그를 낙하시키고, 상기 낙하되는 용융된 제강환원슬래그에 아토마이저(AP) 노즐로부터 고압의 가스를 분사하여 상기 용융된 제강환원슬래그를 화이버(Fiber)상으로 미세하게 분리하면서 급냉하여 제조되는 제강환원슬래그 화이버를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 출탕 턴디쉬를 통해 용융된 제강환원슬래그를 낙하시키고, 상기 낙하되는 용융된 제강환원슬래그에 아토마이저(AP) 노즐로부터 고압의 가스를 분사하여 상기 용융된 제강환원슬래그를 화이버(Fiber)상으로 미세하게 분리하면서 급냉하여 제조되는 급냉 제강환원슬래그 화이버를 과제의 해결수단으로 한다.
상기 아토마이저(AP) 노즐의 고압가스 분사각도는 상향 45°, 고압가스 분사속도는 80m/s, 출탕 턴디쉬 하향 각도는 30°로 조정하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 제조된 급냉 제강환원슬래그 화이버의 구형볼 대비 점유비율은 75용적% 이상인 것을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 본 발명은 출탕 턴디쉬를 통해 용융된 제강환원슬래그를 낙하시키는 단계; 상기 낙하되는 용융된 제강환원슬래그에 아토마이저(AP) 노즐로부터 고압의 가스를 분사하여 상기 용융된 제강환원슬래그를 화이버(Fiber)상으로 미세하게 분리하는 단계; 상기 미세하게 분리된 화이버(Fiber)를 상기 분사된 고압의 가스와 주위 분위기에 의해 급냉시키는 단계;를 포함하는 급냉 제강환원슬래그 화이버 제조방법을 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명에 따른 급냉 제강환원슬래그 화이버 및 그 제조방법에 따르면, 기존은 급냉 제강환원슬래그로부터 PS 볼을 제조시 섬유상 슬래그가 35~45용적% 비율인 점에 착안하여 아토마이징 공정조건을 최적화함으로써, 섬유상 슬래그가 약 75용적% 이상의 비율로 회수 가능함으로써 제강슬래그의 시멘트 대체제 또는 혼합제 제조시 미분말로 분쇄하는데 구형볼 분쇄시 보다 시간 및 비용의 절약, 생산성이 획기적으로 증대되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 아토마이징 공정을 나타내는 도면
도 2는 종래의 산화슬래그 구형입자를 나타내는 사진
도 3은 종래의 환원슬래그의 구형입자 및 화이버(Fiber)를 나타내는 사진
도 4는 본 발명에 따른 방법으로 제조된 환원슬래그 화이버를 나타내는 사진
도 2는 종래의 산화슬래그 구형입자를 나타내는 사진
도 3은 종래의 환원슬래그의 구형입자 및 화이버(Fiber)를 나타내는 사진
도 4는 본 발명에 따른 방법으로 제조된 환원슬래그 화이버를 나타내는 사진
본 발명은 출탕 턴디쉬를 통해 용융된 제강환원슬래그를 낙하시키고, 상기 낙하되는 용융된 제강환원슬래그에 아토마이저(AP) 노즐로부터 고압의 가스를 분사하여 상기 용융된 제강환원슬래그를 화이버(Fiber)상으로 미세하게 분리하면서 급냉하여 제조되는 급냉 제강환원슬래그 화이버를 기술구성의 특징으로 한다.
상기 아토마이저(AP) 노즐의 고압가스 분사각도는 상향 45°, 고압가스 분사속도는 80m/s, 출탕 턴디쉬 하향 각도는 30°로 조정하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 제조된 급냉 제강환원슬래그 화이버의 구형볼 대비 점유비율은 75용적% 이상인 것을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 출탕 턴디쉬를 통해 용융된 제강환원슬래그를 낙하시키는 단계; 상기 낙하되는 용융된 제강환원슬래그에 아토마이저(AP) 노즐로부터 고압의 가스를 분사하여 상기 용융된 제강환원슬래그를 화이버(Fiber)상으로 미세하게 분리하는 단계; 상기 미세하게 분리된 화이버(Fiber)를 상기 분사된 고압의 가스와 주위 분위기에 의해 급냉시키는 단계;를 포함하는 급냉 제강환원슬래그 화이버 제조방법을 기술구성의 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
기존 급냉 제강환원슬래그로부터 PS 볼을 제조시에는 [도 3]에 도시한 바와 같이, 구형 볼 55~65용적%, 섬유상 슬래그가 35~45용적% 비율로 구성되며, 이를 분리해 내는 것은 상당기간의 시간과 인력이 소모되어 급냉 제강환원슬래그 미분말을 제조하는데는 비효율적이다.
여기서, 제강환원슬래그의 아토마이저에 의한 아토마이징 공정중, 출탕 턴디쉬를 통해 용융된 제강환원슬래그를 낙하시키고, 상기 낙하되는 용융된 제강환원슬래그에 아토마이저(AP) 노즐로부터 고압의 가스를 분사하는 과정에서 상기 아토마이저(AP) 노즐의 고압가스 분사각도, 고압가스 분사속도 및 출탕 턴디쉬 하향 각도를 조정함으로써 제강환원슬래그 화이버를 다량 제조할 수 있다는 것이 본원발명의 가장 핵심적 구성이라 할 수 있다.
즉, 상기 아토마이저(AP) 노즐의 고압가스 분사각도는 상향 45°, 고압가스 분사속도는 80m/s, 출탕 턴디쉬 하향 각도는 30°로 조정하는 것이 바람직한데, 이는 턴디쉬 각도가 작으면 용융슬래그의 낙하속도가 느려짐과 동시에, 아토마이저(AP) 노즐의 고압가스 분사각도가 용융슬래그 낙하방향과 평행에 가까울수록 고압가스와 용융슬래그와의 마찰시간이 길어짐에 따라, [도 4]에 도시한 바와 같이, 그만큼 미세하고 잘게 용융슬래그를 화이버(Fiber)상으로 분리, 제조할 수 있으며, 이렇게 제조된 아토마이징된 제강환원슬래그 화이버의 구형볼 대비 점유비율은 75용적% 이상으로 생산할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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- 출탕 턴디쉬를 통해 용융된 제강환원슬래그를 낙하시키는 단계; 상기 낙하되는 용융된 제강환원슬래그에 아토마이저(AP) 노즐로부터 고압의 가스를 분사하여 상기 용융된 제강환원슬래그를 화이버(Fiber)상으로 미세하게 분리하는 단계; 상기 미세하게 분리된 화이버(Fiber)를 상기 분사된 고압의 가스와 주위 분위기에 의해 급냉시키는 단계;를 포함하여 구성되되, 상기 아토마이저(AP) 노즐의 고압가스 분사각도는 상향 45°, 고압가스 분사속도는 80m/s, 출탕 턴디쉬 하향 각도는 30°로 조정하여 급냉 제강환원슬래그 화이버를 75용적% 이상의 비율로 회수하는 것을 특징으로 하는 급냉 제강환원슬래그 화이버 제조방법
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020120018624A KR101205989B1 (ko) | 2012-02-23 | 2012-02-23 | 급냉 제강환원슬래그 화이버 및 그 제조방법 |
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| WO (1) | WO2013125776A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112266203A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-26 | 卢卫征 | 一种再生细骨料高强自密实混凝土及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006124253A (ja) | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 高粘性スラグの繊維化及び微粒化装置 |
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06323759A (ja) * | 1993-03-19 | 1994-11-25 | Asahi Kogyo Kk | 電気炉製鋼法より排出するスラグの風砕処理方法および装置並びに風砕処理物 |
-
2012
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- 2012-12-10 WO PCT/KR2012/010673 patent/WO2013125776A1/ko active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006124253A (ja) | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 高粘性スラグの繊維化及び微粒化装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112266203A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-26 | 卢卫征 | 一种再生细骨料高强自密实混凝土及其制备方法 |
| CN112266203B (zh) * | 2020-10-14 | 2021-11-19 | 阳新娲石商砼有限公司 | 一种再生细骨料高强自密实混凝土及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| WO2013125776A1 (ko) | 2013-08-29 |
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