KR102574920B1 - Hss 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 hss 모합금을 제조하는 재활용 방법 - Google Patents
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Abstract
HSS 가공 공정 폐기물을 800 내지 1,700℃에서 가열하여 절삭유를 제거하는 전처리 단계; 상기 전처리된 HSS 가공 공정 폐기물, 플럭스 및 페로실리콘을 1,500 내지 2,500℃로 가열하는 용융단계; 상기 용융된 HSS 가공 공정 폐기물에서 슬래그를 분리하는 단계 및 상기 슬래그가 분리된 HSS 가공 공정 폐기물을 주조하는 잉곳단계;를 포함하는 HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 크롬 손실을 최소화하고 불순물 제거 효율을 향상시킬 수 있는 HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법에 관한 것이다.
고속도강(High Speed Steel: HSS)은 금속 재료를 고속도로 절삭하는 공구에 사용되는 내열성을 지닌 특수강을 말한다. HSS는 공구, 금형 재료로 쓰이며, 자동차, 선박, 철강, 기계 항공 등의 부품 재료로 산업 전반에 쓰이는 특수강 소재로 글로벌 시장규모는 24조원, 국내 시장규모 5000억원에 달할 정도로 매우 큰 시장규모를 갖고 있다.
HSS를 생산할 때 폐기물이 발생하게 되는데 HSS 공정 폐기물은 HSS 소재의 절삭 공정과 치수 맞춤 및 표면 연마 공정에서 발생하는 폐기물로 절삭유와 연마재가 혼합되어 있고, 절삭 공정의 터닝 스크랩(Turning scrap)과 연마 공정의 공정 오니가 포함된다.
한편 HSS 공정 폐기물은 100톤/월, 1,200톤/년 이상 발생하는 것으로 알려져 있으며, 공구 외의 다른 품목을 감안하면, 그 양은 수십, 수백 배에 이른다. 하지만 HSS 가공 공정에서 발생하는 터닝, 연마 분말 등은 대부분 매립되거나, 고철에 섞여 제련소의 불순물이 되고 있고, HSS 공정 폐기물 중 연마 공정의 공정 오니는 일반 또는 지정 폐기물로 매립되고 있다.
이에 본 출원인들은 한국 공개 특허 10-2022-0078333 ‘고속도강 가공 공정 폐기물로부터 고속도강 모합금을 제조하는 재활용 방법’을 개발하여 적용하고 있으나, 용융물 내의 산화물을 제거하기 위하여 산소를 투입하여야 하고 산소라는 또다른 불순물이 발생하는 문제가 있어 여전히 기술개발이 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기한 실정을 고려하여 종래 기술들이 야기되는 여러가지 결점 및 문제점들을 해결하고자 하는 것으로서, 용융물 내의 산화물을 제거하면서 동시에 크롬 손실을 방지하여 수득율을 높일 수 있는 HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, HSS 가공 공정 폐기물을 800 내지 1,700℃에서 가열하여 절삭유를 제거하는 전처리 단계; 상기 전처리된 HSS 가공 공정 폐기물, 플럭스 및 페로실리콘을 1,500 내지 2,500℃로 가열하는 용융단계; 상기 용융된 HSS 가공 공정 폐기물에서 슬래그를 분리하는 단계 및 상기 슬래그가 분리된 HSS 가공 공정 폐기물을 주조하는 잉곳단계를 포함하는 HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 플럭스는 K2O, CaO, MgO, SiO2, Al2O3, 및 Fe2O3 중 적어도 어느 하나를 포함하는 산화물인, HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 슬래그를 분리하는 단계는 저용융 슬래그를 형성하여 제거하는 것인, HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 HSS 가공 공정 폐기물은 HSS 공정 오니, HSS 터닝 스크랩, 및 HSS 스크랩 중 적어도 하나인, HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 잉곳단계는 페로 몰리브덴, 페로 텅스텐, 페로 코발트, 페로 크롬 및 페로 바나듐 중 적어도 어느 하나의 조성물을 더 포함하여, 몰리브덴, 텅스텐, 코발트, 크롬 및 바나듐의 함량을 선택적으로 조절할 수 있는, HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 용융물은 1,300℃ 내지 1,800℃에서 용융된 것인, HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 전처리된 HSS 가공 공정 폐기물 100 중량부에 대하여, 페로실리콘은 1 내지 10 중량부인, HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 HSS 가공 공정 폐기물을 분말 형태로 만들어, 체질을 통해 입자 크기를 기초로 초기 불순물을 제거하는 초기 불순물 제거 단계를 더 포함하는 것인, HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법이 제공될 수 있다.
본 발명은 용융 단계에 페로 실리콘을 포함함으로써, 용융물 내의 산화물을 제거하면서 동시에 크롬 손실을 방지하여 수득율을 높일 수 있는 이점이 있다.
또한, 잉곳단계에 페로 몰리브덴, 페로 텅스텐, 페로 코발트, 페로 크롬 및 페로 바나듐 중 적어도 어느 하나의 조성물을 더 포함함으로써, HSS 모합금을 HSS 규격에 따른 함량비로 선택하여 제조할 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로 실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 사용한 HSS 가공 공정 폐기물의 조성비이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 사용한 HSS 가공 공정 폐기물의 조성비이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법의 순서도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법은, 전처리 단계(S10), 용융단계(S20), 슬래그를 분리하는 단계(S30) 및 잉곳 단계(S40)를 포함한다.
본 발명에 있어서 HSS는 High Speed Steel의 약자로 금속도강을 의미하며, 금속 재료를 고속도로 절삭하는 공구에 사용되는 내열성을 지닌 특수강을 말한다.
한편, HSS 가공 공정 폐기물은 HSS 공정 오니, HSS 터닝 스크랩, 및 HSS 스크랩 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이때 본 발명에 있어서, "HSS 공정 오니," 또는 "HSS 연마분"은 HSS 가공 공정 중 연마 공정 (치수 맞춤 공정)에서 발생하는 연마분을 의미하는 것일 수 있으며, HSS 공정 오니"는 HSS 슬러지를 의미하는 것일 수 있다. 또한, "HSS 터닝 스크랩"은 HSS 가공 공정 중 각종 절삭 가공 공정 (밀링, 드릴링, 터닝 등)에서 발생하는 칩, 부스러기, 금속 띠 등의 스크랩을 의미하는 것일 수 있으며, "HSS 스크랩"은 공정에 사용하고 난 후 폐기되는 HSS 공구, 금형, 부품 및 HSS 가공 공정 중 발 생하는 자투리를 의미하는 것일 수 있다.
한편, HSS 공정 오니, HSS 터닝 스크랩, 및 HSS 스크랩의 조성은 예를 들어 도 2에 표시된 바와 같을 수 있다.
전처리 단계(S10)는 상기 HSS 가공 공정 폐기물을 800 내지 1,700℃에서 가열하여 절삭유를 제거하는 단계이며, 이때 비제한적인 예로 HSS 가공 공정 폐기물은 예를 들어, 2 내지 10 중량%의 W, 1 내지 5 중량%의 Cr, 0.5 내지 2 중량%의 V, 1 내지 10 중량%의 Mo, 및 1 내지 10 중량%의 Co을 포함할 수 있다.
상기 전처리 단계는 분리단계(S11) 및 혼합단계(S12)를 포함할 수 있다.
HSS 가공 공정 폐기물을 조성에 따라 분리한다(S11). 예를 들어, HSS 가공 공정 폐기물을 텅스텐, 몰리브덴, 코발트 등의 함량에 따라 분리할 수 있다.
한면, K2O, CaO, MgO, SiO2, Al2O3, 및 Fe2O3 중 적어도 하나를 포함하는 산화물 및 분리한 HSS 가공 공정 폐기물을 혼합하여 혼합물을 형성한다(S12). 혼합 단계(S12)에서, 산화물을 혼합하여, HSS 가공 공정 폐기물에 포함된 산화물을 슬래그로 분리할 수 있다.
혼합물의 융점은 800 내지 1700 ℃일 수 있다. 예를 들어, K2O, CaO, MgO, SiO2, Al2O3, 및 Fe2O3 중 적어도 하나를 포함하는 산화물 및 HSS 가공 공정 폐기물에 포함된 산화물의 혼합물의 융점은 800 내지 1700 ℃일 수 있다.
혼합 단계(S12)에서, 혼합물은 K2O, Al2O3, 및 SiO2을 포함할 수 있다. 혼합 단계(S12)에서, 혼합물에 포함되는 K2O:Al2O3:SiO2의 몰 수비는 1:1:2 내지 1:1:6일 수 있다. 상기 범위를 벗어나면, HSS 모합금으로 사용 가능한 제품을 제조하기 어려울 수 있다.
혼합 단계(S12)는 예를 들어, 건식 비중 선별 및 습식 비중 선별 중 적어도 하나를 수행하여 HSS 가공 공정 폐기물에 포함된 산화물의 함량을 낮춘 후에 수행될 수도 있다.
전처리 단계(S10)는 비중 선별 단계를 더 포함할 수 있다. 비중 선별 단계에서, HSS 가공 공정 폐기물을 비중 선별하여, HSS 가공 공정 폐기물에서 Fe보다 가벼운 물질을 비중 선별한다.
비중 선별 단계는 건식 비중 선별 단계 및 습식 비중 선별 단계를 포함할 수 있다. 건식 비중 선별 단계에서 HSS 가공 공정 폐기물의 수분을 80 내지 100 ℃에서 건조하고, 건조된 HSS 가공 공정 폐기물의 유분을 알칼리 및 알콜 중 적어도 하나로 세척하고 건조할 수 있다. 예를 들어, 상기 온도 범위를 벗어나면 HSS 가공 공정 폐 기물의 수분이 충분히 제거되지 않거나, 건조시 과도한 에너지 소비로 경제적 이득이 없다.
건조 비중 선별 단계에서는 건조된 HSS 가공 공정 폐기물을 에어 선별기(Air Separation)를 통해 비중에 따라 분리할 수 있고, 필요에 따라 수 회 반복 또는 여러 개의 에어 선별기를 통해 수행될 수 있다. 건조 비중 선별 단계는 예를 들어, 선별 효율을 높이기 위해 체질하여 입도별로 선별할 수도 있다.
습식 비중 선별 단계에서 유분 세척 후 건조된 HSS 가공 공정 폐기물을 물과 혼합하여, 요동 테이블에서 비중 선별할 수 있다. 습식 비중 선별 단계에서는 HSS 가공 공정 폐기물을 필요에 따라 수 회 반복 또는 여러 단의 요동테이블을 설치하여 선별할 수 있다. 선별 후에 수분 함량은 전체 중량을 기준으로 10 % 이하로 건조될 수 있다. 습식 비중 선별 단계는 예를 들어, 선별 효율을 높이기 위해 체질하여 입도별로 선별할 수도 있다. 즉, HSS 가공 공정 폐기물을 분말 형태로 만들어, 체질을 통해 입자 크기를 기초로 초기 불순물을 제거하는 초기 불순물 제거 단계를 더 포함할 수 있다.
다음 용융단계(20)는 전처리된 HSS 가공 공정 폐기물, 플럭스 및 페로실리콘을 1,500 내지 2,500℃로 가열하는 단계이다.
종래 용융 단계는 용융물 내에 HSS 모합금의 주 성분 외에 불순물(산화물)이 포함되어, 이를 완벽하게 제거할 필요가 있으며, 본 발명자들은 무수한 연구 끝네 페로 실리콘을 더 포함하는 경우 불순물 제거에 탁월하다는 것을 확인하였다. 또한, 페로 실리콘을 단독으로 사용하는 것보다, 플럭스와 함께 사용하였을 때 크롬의 손실을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 불순물 제거 효율이 상승하는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 플럭스는 용해를 촉진하기 위하여 슬러지에 섞는 물질로, 산화물을 용융 시키기 위해 추가적으로 첨가하는 산화물의 성분을 의미한다.
이때, 상기 플럭스는 K2O,CaO,MgO,SiO2,Al2O3,Fe2O3를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 페로실리콘은 철과 실리콘의 합금을 의미하며 그 비율은 제한없이 적용할 수 있다.
또한, 상기 전처리된 HSS 가공 공정 폐기물 100 중량부에 대하여, 페로실리콘은 1 내지 10 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 2-3 중량부이고, 상기 범위 미만인 경우 산화물 제거 효과가 미비하며, 상기 범위를 초과하는 경우 제조되는 HSS 모합금의 조성 비율에 영향을 끼칠 수 있는 문제가 있다.
상기 용융단계(S20)는 1,500 내지 2,500℃로 가열될 수 있으며, 상기 범위 미만이면, 용융이 충분히 되지 않을 수 있고, 상기 범위 초과이면, 용융이 과도하게 되어 HSS 모합금으로 사용 가능한 제품을 제조하기 어려우며 고온에 견디는 특수 도가니의 제작이 필요한 등 경제적 이득이 없다
상기 용융단계(S20)는 용융은 진공 분위기 또는 불활성 가스 분위기에서 수행할 수 있다.
상기 용융단계(S20)는 용융로에서 1 내지 8 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 범위 미만이면, 용융이 충분히 되지 않을 수 있고, 상기 범위 초과이면, 용융이 과도하게 되어 HSS 모합금으로 사용 가능한 제품을 제조하기 어려울 수 있다.
또한 상기 용융단계는 세라믹으로 코팅된 도가니에서 진행될 수 있다. 상기 세라믹은 당해 기술분야에서 적용하는 것은 제한없이 사용할 수 있으나 바람직하게는 SiC 및/또는 Y2O3를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 세라믹 코팅층은 도가니 표면에 형성된 제1코팅층과 제1코팅층 표면에 형성된 제2코팅층을 포함할 수 있으며, 본 발명자들은 제1코팅층의 세라믹은 SiC이고, 제2코팅층의 세라믹은 Y2O3일 때, HSS 모합금 수득 효율이 최대인 것을 확인하였다.
아울러, 도가니에 세라믹을 코팅하는 방법은 당해 기술분야에서 적용하는 기술은 제한없이 모두 적용할 수 있으며, 바람직하게는 제1코팅층은 함침법으로 코팅하고, 제2코팅층은 용사법으로 코팅할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제2코팅층 표면에 형성되는 제3코팅층을 더 포함할 수 있으며, 이때, 상기 제2코팅층은 SiC을 포함하여 형성될 수 있다.
슬래그를 분리하는 단계(S30)은 상기 용융된 HSS 가공 공정 폐기물에서 슬래그를 분리하는 단계이다.
본 발명에서 슬래그(Slag)는 금속류를 제련하는 과정에서 발생되는 용융 상태의 찌꺼기로 플럭스를 첨가함에 따라 HSS 잔재와 분리되는 산화물이다.
한편 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 상기 슬래그는 용융점이 HSS 잔재보다 낮아 용융 상태로 형성되는 산화물인 저용융 슬러그 형태로 분리될 수 있다.
슬래그를 분리하는 단계(S30)은 상기 용융된 HSS 가공 공정 폐기물에서 슬래그를 분리하는 단계이다.
본 발명에서 슬래그(Slag)는 금속류를 제련하는 과정에서 발생되는 용융 상태의 찌꺼기로 플럭스를 첨가함에 따라 HSS 잔재와 분리되는 산화물이다.
한편 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 상기 슬래그는 용융점이 HSS 잔재보다 낮아 용융 상태로 형성되는 산화물인 저용융 슬러그 형태로 분리될 수 있다.
잉곳단계(S40)는 슬래그가 분리된 HSS 가공 공정 폐기물을 주조하는 단계로, 프레스 성형하여 진행될 수 있다.
잉곳단계(S40)는 페로 몰리브덴, 페로 텅스텐, 페로 코발트, 페로 크롬 및 페로 바나듐 중 적어도 어느 하나의 조성물을 더 포함하여, HSS 모합금의 몰리브덴, 텅스텐, 코발트, 크롬 및 바나듐의 함량을 선택적으로 조절할 수 있다.
이때 상기 페로 몰리브덴, 페로 텅스텐, 페로 코발트, 페로 크롬 및 페로 바나듐 중 적어도 어느 하나의 조성물은 1,300℃ 내지 1,800℃에서 용융된 것일 수 있으며, 상기 온도 범위를 만족하는 경우 합금 조성비가 변하지 않으면서도 용융된 HSS 가공 공정 폐기물과 혼합될 수 있기 때문이다.
상기 잉곳단계(S40)는 페로 몰리브덴이 첨가될 때, 상기 페로 몰리브덴의 중량은 전처리된 HSS 가공 공정 폐기물의 중량을 기준으로 0.1 내지 10%일 수 있다.
상기 잉곳단계(S40)는 페로 텅스텐이 첨가될 때, 페로 텅스텐의 중량은 상기 전처리된 HSS 가공 공정 폐기물의 중량을 기준으로 0.1 내지 10%일 수 있다.
상기 잉곳단계(S40)는 페로 코발트가 첨가될 때, 페로 코발트의 중량은 상기 전처리된 HSS 가공 공정 폐기물의 중량을 기준으로 0.1 내지 10 %일 수 있다.
상기 잉곳단계(S40)는 전처리된 HSS 가공 공정 폐기물의 중량을 기준으로, 1 내지 2% 중량을 갖는 페로 텅스텐, 4 내지 5% 중량을 갖는 페로 몰리브덴, 및 0.5 내지 1% 중량을 갖는 페로 코발트를 첨가할 수 있다. 상기 범위의 페로 텅스텐, 페로 몰리브덴, 및 페로 코발트를 첨가하여 재활용 가능한 HSS 모합금을 제조할 수 있다.
한편, 상기 잉곳단계(S40)에서 제조된 HSS 모합금은 (1) 5 내지 10 중량%의 W, 3 내지 6 중량%의 Cr, 1 내지 6 중량%의 V, 및 6 내지 11 중량%의 Mo; (2) 5 내지 10 중량%의 W, 3 내지 6 중량%의 Cr, 1 내지 6 중량%의 V, 6 내지 11 중량%의 Mo, 및 4 내지 12 중량%의 Co; (3) 5 내지 12 중량%의 Mo, 3 내지 6 중량%의 Cr, 1 내지 6 중량%의 V, 및 6 내지 11 중량%의 W; 및 (4) 5 내지 12 중량%의 Mo, 3 내지 6 중량%의 Cr, 1 내지 6 중량%의 V, 6 내지 11 중량%의 W, 및 4 내지 12 중량%의 Co 중 하나의 조성을 갖는 것일 수 있다. 상기 (1) 내지 (4)의 조성에서, 이 외의 조성은 Fe, C, O, Al, Si, P, Cl, Mn, 및 Ni 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 HSS 가공 공정 폐기물의 재활용 방법은 상기 범위의 조성을 가져, HSS 모합금으로 사용 가능한 제품을 제조할 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하나 하기 실시예에 의해 본 발명이 제한되지 아니함은 자명하다.
실시예 - 플럭스 및 페로실리콘 혼합 사용
도 2의 조성비를 갖는 HSS 공정 폐기물로 HSS 스크랩 1 kg, HSS 터닝 스크랩 1 kg, 및 HSS 공정 오니 2 kg을 1,000℃에서 가열하여 절삭유를 제거하였다. 절삭유가 제거된 HSS 공정 폐기물에 K2O,SiO2,Al2O3 (플럭스) 및 페로실리콘을 혼합하여 1,700℃로 가열하여 용융시킨 후, 페로 텅스텐 35g, 페로 몰리브덴 95g, 및 페로 코발트 16g를 첨가하여, 이를 20분 동안 유지하였다. 이를 준비한 틀에 부어 식힌 후 슬래그를 깨서 털어내고, HSS 모합금 제품 3.8kg을 제조하였다.
비교예 1 - 플럭스 단독 사용
도 2의 조성비를 갖는 HSS 공정 폐기물로 HSS 스크랩 1 kg, HSS 터닝 스크랩 1 kg, 및 HSS 공정 오니 2 kg을 1,000℃에서 가열하여 절삭유를 제거하였다. 절삭유가 제거된 HSS 공정 폐기물에 K2O,SiO2,Al2O3 (플럭스)를 혼합하여 1,700℃로 가열하여 용융시킨 후, 페로 텅스텐 35g, 페로 몰리브덴 95g, 및 페로 코발트 16g를 첨가하여, 이를 20분 동안 유지하였다. 이를 준비한 틀에 부어 식힌 후 슬래그를 깨서 털어내고, HSS 모합금 제품 2.85kg을 제조하였다.
비교예 2 - 페로실리콘 단독 사용
도 2의 조성비를 갖는 HSS 공정 폐기물로 HSS 스크랩 1 kg, HSS 터닝 스크랩 1 kg, 및 HSS 공정 오니 2 kg을 1,000℃에서 가열하여 절삭유를 제거하였다. 절삭유가 제거된 HSS 공정 폐기물에 페로실리콘을 혼합하여 1,700℃로 가열하여 용융시킨 후, 페로 텅스텐 35g, 페로 몰리브덴 95g, 및 페로 코발트 16g를 첨가하여, 이를 20분 동안 유지하였다. 이를 준비한 틀에 부어 식힌 후 슬래그를 깨서 털어내고, HSS 모합금 제품 2.5kg을 제조하였다.
| 실시예 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 사용된 HSS 공정 폐기물(kg) | 4 | 4 | 4 |
| 생성된 HSS 모합금(kg) | 3.8 | 2.85 | 2.5 |
| 수득율(%) | 95 | 71.25 | 62.5 |
상기 표 1을 참고하면 본 발명의 실시예에 플럭스 및 페로실리콘 혼합 사용하는 경우, 단독으로 사용하는 경우보다 수득율이 현저히 상승한 것을 확인할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시 형태들을 조합, 치환하여 적시되지 않은 실시 형태를 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
Claims (8)
- HSS 가공 공정 폐기물을 800 내지 1,700℃에서 가열하여 절삭유를 제거하는 전처리 단계;
상기 전처리된 HSS 가공 공정 폐기물, 플럭스 및 페로실리콘을 1,500 내지 2,500℃로 가열하는 용융단계;
상기 용융된 HSS 가공 공정 폐기물에서 슬래그를 분리하는 단계;및
상기 슬래그가 분리된 HSS 가공 공정 폐기물을 주조하는 잉곳단계;를 포함하고,
상기 전처리 단계의 HSS 가공 공정 폐기물은, 조성에 따라 분리된 후 K2O, CaO, MgO, SiO2, Al2O3, 및 Fe2O3 중 적어도 하나를 포함하는 산화물과 혼합하여 융점이 800 내지 1700 ℃이고, 2 내지 10 중량%의 W, 1 내지 5 중량%의 Cr, 0.5 내지 2 중량%의 V, 1 내지 10 중량%의 Mo, 및 1 내지 10 중량%의 Co을 포함하고,
상기 전처리된 HSS 가공 공정 폐기물 100 중량부에 대하여, 페로실리콘은 2 내지 3 중량부인, HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 슬래그를 분리하는 단계는 저용융 슬래그를 형성하여 제거하는 것인, HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 HSS 가공 공정 폐기물은 HSS 공정 오니, HSS 터닝 스크랩, 및 HSS 스크랩 중 적어도 하나인, HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 잉곳단계는 페로 몰리브덴, 페로 텅스텐, 페로 코발트, 페로 크롬 및 페로 바나듐 중 적어도 어느 하나의 조성물을 더 포함하여, 몰리브덴, 텅스텐, 코발트, 크롬 및 바나듐의 함량을 선택적으로 조절할 수 있는 HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법. - 제5 항에 있어서,
상기 페로 몰리브덴, 페로 텅스텐, 페로 코발트, 페로 크롬 및 페로 바나듐 중 적어도 어느 하나의 조성물은 1,300℃ 내지 1,800℃에서 용융된 것인, HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 HSS 가공 공정 폐기물을 분말 형태로 만들어, 체질을 통해 입자 크기를 기초로 초기 불순물을 제거하는 초기 불순물 제거 단계를 더 포함하는 것인, HSS 가공 공정 폐기물로부터 페로실리콘을 이용하여 HSS 모합금을 제조하는 재활용 방법.
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