KR19990050171A - 금속펠렛의 표면처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속펠렛의 표면처리방법에 관한 것이며, 그 목적하는 바는 금속철 펠렛을 실리콘 오일용액에 침적시켜 코팅층을 형성시키므로써, 부식반응에 대한 저항성을 향상시키는 방법을 제공하고자 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 금속 펠렛의 표면처리방법에 있어서, 금속 펠렛을 140℃미만의 온도로 유지된 실리콘 오일 용액속에 1분이상 침적 유지시켜 코팅층을 형성하는 것으로 구성되는 금속 펠렛의 표면처리 방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

금속펠렛의 표면처리방법

본 발명은 금속펠렛의 표면처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속펠렛 표면을 실리콘 오일로 처리하여 부식 저항성을 향상시키는 방법에 관한 것이다.

현재 제철소에서 사용하고 있는 철 펠렛등은 철광석 펠렛을 석탄이나 천연가스 등을 이용하여 고온에서 화학적으로 환원시켜 제조한 직접 환원철을 미니밀 공장에 철의 주원료로 사용하고 있다.

최근 미니밀 공장의 신증설 추세에 따라 지금까지 철의 주원료로 사용하고 있던 철 스크랩의 수급난이 점차 심화되어 감에 따라 그 대체원료로서 철금속 펠렛의 사용량이 증대되어 가고 있는 상태이다. 그러나 이러한 철 펠렛은 철광석과 천연가스등 지하자원이 풍부한 지역에서만 제조되어 수요국가들에게 공급하고 있는 실정이다.

금속 철 펠렛은 천연가스 등을 이용하여 고온에서 환원반응시켜 제조하기 때문에 철광석의 주성분인 산화철이 환원과정에서 산소를 방출하면서 기공이 많은 조직을 나타내는 매우 큰 비표면적을 가지게 된다. 이러한 비표면적이 큰 입자들은 열전도율 특성이 나쁘며 화학적으로 매우 반응성이 높아 산소와의 접촉에 의해 쉽게 재산화하는 특성을 나타낸다. 특히 국가간 교역으로 인하여 금속 철 펠렛을 해상 운송할 경우에는 해수와의 접촉에 의해 하기 식(1)과 같이 수소가스를 발생하므로 공기와의 접촉에 의해 발화될 위험성이 높은 물질이기 때문에 국제 해양규격에서는 적정한 관리기준을 설정하여 관리하고 있다. 실제 금속철 펠렛을 해상 운송중 화재가 발생된 경우가 몇건 보고된 바 있었다.

3Fe + 4H₂O + heat → Fe₃O₄+ 4H₂

상기에서도 언급한 바와같이 금속철 펠렛은 특히 부식반응에 대한 불안정성으로 인하여 저장, 취급, 수송시 화재의 위험성이 내포되어 있는 물질일 뿐만 아니라 산화 및 부식반응에 의해 산화물로 전이함에 따라 금속화율(metal Fe/ total Fe%)이 저하되어 전기로 조업시 금속의 회수율, 생산성, 냉각능등이 저하되고 전극, 생석회, 내화물 소비량이 증가하는 문제점을 안고 있다.

상기와 같은 금속철 펠렛의 문제점을 해결하기 위해 제안 또는 실시되고 있는 방법으로는 적정 가스분위기하에서 일정시간 에이징(aging)시켜 임의의 산화층을 형성시켜 산화방지막을 형성시키는 자연 숙성법과 공기 접촉법이 있으며, 철 펠렛을 650℃이상에서 압력을 가하여 비표면적을 감소시켜 단괴형태로 제조하는 열간 성형법등이 있다.

금속 철 펠렛 표면부를 적정하게 산화시켜 산화물층을 형성시키는 방법은 대기중 공기 접촉에 의해 진행되는 산화반응에 대해서는 어느정도 효과를 나타내나 물 또는 해수 접촉에 의한 부식 저항성 특성이 나빠 주로 인접하는 제철소 수요가들에게만 판매할 경우 사용되고 있는 방법이다. 또한 금속철 펠렛의 비표면적을 감소시킨 열간성형법은 물 흡수량이 3~4% 정도로 물 또는 해수 접촉에 의한 산화 및 부식저항성은 양호하지만 고온 고압하에서 성형제조하게 되므로 부대설비 및 비용이 많이 소요되는 문제점을 안고 있다.

이에 본 발명자는 상기한 방법들의 문제점을 해결하기 위해 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 금속철 펠렛을 실리콘 오일 용액에 침적시켜 코팅층을 형성시키므로써, 부식반응에 대한 저항성을 향상시키는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 당설하기 위한 본 발명은 금속 펠렛의 표면처리 방법에 있어서, 금속철 펠렛을 140℃미만의 온도로 유지된 실리콘 오일 용액속에 1분이상 침적유지시켜 코팅층을 형성하는 것으로 구성되는 금속 펠렛의 표면처리 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에서는 금속철 펠렛을 140℃미만의 온도로 유지된 실리콘 오일 용액속에 침적시키는 것이 바람직하다.

상기 침적온도가 140℃이상이 될 경우에는 침적용액의 온도 때문에 금속철 펠렛표면부가 서서히 열산화되어 금속화률이 오히려 감소하는 결과를 초래하기 때문이다.

또한, 본 발명에서는 실리콘 오일 용액에 금속철 펠렛을 1분이상 침적 유지시켜 피착시키는 것이 바람직하다.

금속철 펠렛내부에는 수많은 기공들이 형성되어 있기 때문에 실리콘 오일용액이 기공 내부에까지 확산되어 균일하게 피착층을 형성시키는데는 1분이상의 침적시간이 요구되기 때문이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

실시예

(발명예 1~5)

철광석 펠렛을 수소가스분위기중 950℃로 5시간 유지시켜 철 펠렛을 제조하였다. 각각 30℃, 60℃, 90℃, 120℃로 가열, 유지시킨 실리콘 오일속에 철 펠렛을 1분간 침적시킨 후 취출하여 펠렛의 지름보다 작은 메쉬용기에서 약 5분간 유지시켜 펠렛에 과잉으로 피착되어 있는 용액을 제거하여 실리콘 오일 피착 금속철 펠렛시료를 제조하였다. 또한 60℃로 가열, 유지된 용액에 30분간 침적하여 피착한 시료도 제조하였다. 피착 처리한 금속 철 펠렛의 부식에 대한 저항성 특성은 해수와 화학성분이 유사한 3% NaCl 제조용액속에 10분간 침적시킨 후 자연방치하면서 경과시간에 따른 금속화률의 변화를 조사하여 하기 표1에 나타내었다.

(비교예 1~4)

침적시간을 10초, 30초로 한 것과 침적용액의 온도를 140℃, 160℃로 한 것을 제외하고는 상기 발명예와 동일한 방법으로 실시하고, 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

(종래예 1)

110℃로 가열, 용융된 왁스 용액에 금속철 펠렛을 1분간 침적시킨 후 취출하여 펠렛의 지름보다 작은 메쉬용기에서 약 5분간 유지시켜 펠렛에 과잉으로 피착되어 있는 용액을 제거하였다. 그후 피착처리된 금속철 펠렛의 부식반응에 대한 저항성 특성을 상기 발명예와 동일하게 실시하고, 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

(종래예 2)

제조된 금속철 펠렛을 산소 약 5% 함유하는 질소가스 분위기하에서 10시간 에이징(aging)시킨 후 부식반응에 대한 저항성 특성을 상기 발명예와 동일하게 실시하고 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

	반 응 시 간	에이징시간에 따른금속화률(%)
	침적용액	침적시간	침적온도	2일	4일	10일
발명예	1	실리콘오일	1분	30℃	92.04	90.2	89.4
	2	실리콘오일	1분	60℃	92.2	91.3	90.2
	3	실리콘오일	30분	60℃	92.4	91.2	90.8
	4	실리콘오일	1분	90℃	91.2	90.3	90.0
	5	실리콘오일	1분	120℃	90.9	90.7	89.7
비교예	1	실리콘오일	10초	30℃	87.4	86.5	84.2
	2	실리콘오일	30초	30℃	89.2	87.9	86.2
	3	실리콘오일	1분	140℃	87.2	86.9	85.9
	4	실리콘오일	1분	160℃	85.9	85.8	84.7
종래예	1	왁스	1분	110℃	90.9	88.1	87.8
	2	5%산소함유가스	10시간	-	76.3	70.2	54.0

상기 표1에 나타난 바와같이, 발명예 (1~5)의 방법, 즉 피착용액으로 실리콘 오일을 사용하고 침적온도를 140℃미만, 침적시간을 1분이상으로 하여 피착처리한 금속 철 펠렛은 3% NaCl 수용액에 침적후 대기방치함에 따른 금속화률의 변화는 10일경과후에도 약 1~2%정도의 감소만을 나타내어 해수 접촉에 따른 부식 저항성 특성이 매우 향상되었음을 확인할 수 있다.

그러나, 비교예 (1~4)의 방법과 같이 침적시간이 1분 이하이거나 또는 침적용액의 온도가 140℃이상인 경우에는 각각 균일한 피착이 되지 않는 것과 침적용액 자체의 온도 때문에 금속철 펠렛이 자체 산화되었기 때문에 경과시간에 따라 금속화율이 크게 저하하고 에이징초기부터 낮은 금속화율을 나타내었던 것이다.

따라서, 실리콘 오일을 피착용액으로 사용할 경우에는 침적용액의 온도를 140℃미만으로, 침적시간을 1분이상으로 유지하여 균일한 피착층이 형성되도록 해주는 것이 해수 접촉에 의한 부식 저항성 특성을 향상시킬 수 있게 된다.

왁스를 피착용매로 사용한 종래예(1)의 경우에도 부식 저항성에 대한 효과가 크다는 것을 알 수 있으나, 종래예(2)에 나타낸 공기접촉에 의해 산화층을 형성시켜주는 방법은 부식저항성에 대한 효과는 기대할 수 없다는 것을 확인할 수 있었다.

상술한 바와같이, 본 발명은 금속철 펠렛의 부식저항성을 향상시키기 위해 피착용매로서 실리콘 오일을 사용하여 처리하므로써, 해수접촉에 의한 부식반응 저항성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Claims (1)

1. 금속펠렛의 표면처리 방법에 있어서,

   금속 펠렛을 140℃미만의 온도로 유지된 실리콘 오일 용액속에 1분이상 침적 유지시켜 코팅층을 형성하는 것으로 구성되는 금속 펠렛의 표면처리방법.