KR20000075173A - 삼산화몰리브덴 브리케이트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특수강의 제조시에 첨가되는 몰리브덴의 원료로서, 용강중에 투입되는 삼산화몰리브덴 브리케이트의 제조방법에 관한 것으로, 삼산화몰리브덴의 환원제로 코크스를 사용하고, 점결제로서 유기질바인더를 사용하여 삼산화몰리브덴 브리케이트를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

삼산화몰리브덴 브리케이트의 제조방법{The processing method of the briquette containing molybdenum trioxide}

본 발명은 스테인레스강 등의 특수강 제조시에 첨가되는 삼산화몰리브덴 (MoO₃)의 브리케이트를 제조하는 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 특수강 내에 몰리브덴(Mo)을 혼입시키기 위하여 용융로의 용탕내에 투입되는 삼산화몰리브덴 브리케이트의 제조방법에 관한 것이다.

종래로 부터 몰리브덴(Mo)은 특수강 제조시 강의 내식성 및 고온에서의 크리프(Creep)강도 등을 향상시키기 위해 첨가하는 것으로, 훼로몰리브덴 또는 삼산화몰리브덴을 주로 사용하고 있으며, 삼산화몰리브덴이 비교적 저가인 관계로 일반적으로 가장 많이 사용되어 왔다.

삼산화몰리브덴은 제강시 전기로 등의 정련로에 투입되며 로내의 용강중에서 환원되어 몰리브덴 금속으로 변환되어 강내에 혼입되게 된다.

그러나, 삼산화몰리브덴을 분말상태로 특수강 제조시 첨가하는 경우, 그 비중이 낮아 투입과정에서 대기중으로 비산이 되어 작업장의 환경을 저해하는 문제가 발생하였다. 따라서, 상기 문제점을 해결하기 위해 삼산화몰리브덴 분말을 브리케이트 상태로 가공하여 용융강중에 투입하는 방법을 일반적으로 사용하고 있다.

현재에는 삼산화몰리브덴 브리케이트 제조시에 삼산화몰리브덴 분말에 알루미늄, 훼로실리콘등의 환원제를 사용하는 것이 일반화 되어 있으며, 이에 관하여 알려진 기술로는 일본국 공개특허공보 소56-29652호 (1981.3.25.)가 있다.

상기 공보로 부터 공개된 기술은 삼산화몰리브덴의 분말과 환원제로서 입경이 2㎜이하인 훼로실리콘을 펄프폐액 또는 당밀과 같은 유기바인다로 결합시켜 브리케이트로 성형하는 기술을 공개하고 있으며, 성형된 브리케이트를 특수강 제조시 사용할 경우 특수강 내부에서의 몰리브덴 회수율이 90%이상으로 우수한 효과를 가져오고 있다. 그러나, 훼로실리콘이 고가인 관계로 결정적으로 특수강의 가격상승 요인이 되고 있다.

상술한 일본국 공개특허공보 소56-29652호의 방법과는 달리 대한민국 공개특허공보 제98-19355호로 공개된 방법에서는 삼산화몰리브덴에 탄산나트륨, 수산화나트륨등의 알칼리를 첨가하여 삼산화몰리브덴의 일부를 몰리브덴산나트륨으로 변환시킨 다음 이를 용융시켜 괴상태로 제조한 다음 이를 분쇄하여 용융강에 투입하는 기술을 공개하고 있다.

그러나, 상기 공개특허 제98-19355호의 경우에 있어서는 삼산화몰리브덴 이외에도 알칼리 화합물인 몰리브덴산나트륨을 함유하게 되어 특수강의 제조과정에서 알칼리 물질에 의하여 제강로의 내화물을 침식시키는 작용을 하게 된다. 따라서, 제강로의 수명이 짧아지고, 또한 제조된 특수강 내부에 함유되는 몰리브덴의 함유율이 이론량에 비해 대략 84% 정도로 수율이 저조하여 과량의 삼산화몰리브덴을 투입하여야 하는 문제점이 있었다.

본 발명자는 보다 저렴한 가격으로 강내의 몰리브덴 회수율을 높일 수 있는 삼산화몰리브덴 브리케이트를 제조할 수 있는 방법을 연구한 결과, 환원제로서 저가인 탄소를 사용하며, 탄소중에서도 용강을 위하여 사용되는 코크스를 사용하는 방법을 발명하게 된 것이다.

본 발명은 특수강의 제조시에 첨가되는 삼산화몰리브덴과 환원제로서 첨가되는 코크스 및 바인다로서 첨가되는 유기질 점결제로 구성되는 삼산화몰리브덴 브리케이트를 제조함에 있어서, 환원제로 사용되는 코크스의 비산을 효과적으로 방지하면서 적정량의 코크스를 첨가하여 특수강 내부로 혼입되는 몰리브덴의 회수율을 높이고, 침탄현상의 방지를 위한 삼산화몰리브덴 브리케이트를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 삼산화몰리브덴의 환원제로서 평균입경이 0.01㎜ 내지 1.5㎜로 구성되는 분말도를 갖는 코크스 분말을 물과 유기질 점결제로 혼합된 혼합용액과 함께 믹서기에 투입하여 물과 유기질 점결제가 코크스 분말에 흡착되게 한 다음, 삼삼산화몰리브덴 분말을 투여하여 혼합 반죽상태로 한 후, 2톤의 압력을 갖는 성형기에서 성형하여 건조시킴으로서 달성될 수 있다.

상기에서 코크스 분말도의 입경이 0.01㎜ 이하의 분말이 혼입되는 경우에는 물 및 유기질 점결제와 혼합시 코크스의 비중 문제로 인하여 반죽상태로 하기가 곤란 할 뿐만 아니라, 대기중으로 비산이 되는 문제가 있으며, 입경이 1.5㎜이상의 큰 분말이 혼입되는 경우에는 입도가 커서 삼산화몰리브덴 브리케이트의 제조시에 균일하게 분산시킬 수 없어, 강에 첨가되는 몰리브덴의 회수율이 낮아지는 문제가 있으므로 코크스의 입경 범위를 평균입경이 0.01㎜ 내지 1.5㎜로 하는 것이 바람직하다.

이때, 유기질 점결제로 사용될 수 있는 것으로는 열에 의하여 산화되어 가스로 방출될 수 있는 점결성을 가진 물질이면 종류를 불문하고 사용될 수 있으나, 비용의 절감측면에서 폐기물을 재활용하여 사용할 수 있는 것이 바람직하며 이러한 종류로는 당밀이 있다.

당밀을 점결제로 사용하여 물 및 유기질 점결제의 혼합액 제조시 물 100중량부에 대하여 당밀 50중량부 내지 100중량부로 사용하는 것이 적합하다. 물 100중량부에 대하여 당밀이 50중량부 이하로 들어가게 되면 용액의 점도가 떨어져서 삼산화브리케이트의 제조시 결합상태가 불량해지는 문제가 있으며, 100중량부 이상 들어가게 되면 결합력은 좋아지나, 건조된 브리케이트 상태에서 충격에 쉽게 깨지는 문제로 운반시 파손율이 높아지는 결점이 있다.

또, 바인다로 사용되는 유기질 점결제인 당밀과 물의 혼합액은 삼산화몰리브덴과 코크스의 전체량을 100중량부로 할때 8중량부 내지 15중량부로 첨가되는 것이 바람직하며, 8중량부 이하로 첨가하게 되면 점결력이 약하여 충격에 의한 파손의 문제가 있고, 15중량부 이상 첨가하게 되면 수분량의 과다로 점도의 유지가 어려울 뿐만 아니라, 건조시간이 과다하게 소요되어 제조에 어려움이 있다.

환원제로 첨가되는 코크스는 코크스내의 함유된 탄소량에 대하여 삼산화몰리브덴의 비율을 0.09 내지 0.285 : 1의 비율로 혼합하는 것이 바람직하며, 탄소량이 몰리브덴에 대하여 0.09 이하가 되게 코크스를 혼합하면 환원제의 양이 적어 삼산화몰리브덴이 몰리브덴 금속으로 환원되는 양이 적어지게 되므로 제조되는 특수강 내부의 몰리브덴 함유량이 저조하게 되고, 0.285 이상으로 과량 첨가하게 되면 특수강 내부로 미처 산화되지 아니한 탄소가 침탄현상을 일으키게 되어 후공정인 인발 또는 압연공정에 영향을 미치게 된다.

상기와 같은 비율로 혼합된 삼산화몰리브덴, 코크스, 유기질접착제 및 수분이 골고루 혼합된 상태에서 일정한 형상을 갖는 금형을 이용하여 2톤 내지 3톤의 압력을 가하여 압축성형한 후 열풍건조기 내에서 잔류하는 수분이 없도록 충분히 건조시켜주면 삼산화몰리브덴 브리케이트가 제조되는 것이다.

이하 본 발명을 하기의 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하기로 하나, 본 발명이 실시예에 기재된 내용만으로 한정되어지는 것은 아니다.

<실시예>

하기의 표1에 기재되어 있는 바와 같이 코크스와 당밀 50중량부에 대하여 물 100중량부를 혼합하여 만든 바인더를 콘믹서기에 넣고 3시간 동안 코크스와 점결제를 혼합한 다음, 삼산화몰리브덴을 넣고 계속 혼합하고, 2톤의 압력을 갖는 압축성형기를 사용하여 원주형상으로 압축성형한 후 100±10℃로 유지되는 열풍건조기를 이용하여 브리케이트의 무게가 50g인 시료를 각각 100㎏씩의 삼삼산화몰리브덴 브리케이트를 제조하고, 성형된 브리케이트의 압축강도를 측청하였으며, 한국 공업규격 KS D 3706에서 정한 STS 316 스테인레스 강봉을 제조하고, KS D 1809에서 정한 분석방법에 따라 강 내부에서의 몰리브덴 회수율을 측정하고, 또 KS B 0801에 따라 시험편을 각각 제작한 후, KS B 0802의 시험방법에 따라 인장시험을 하여 측정된 연신율을 표1에 함께 나타내었다.

	몰리브덴함량이 66.655%인MoO3(㎏)	탄소함량이 88%인코크스(㎏)	탄소/몰리브덴	당밀첨가량(w/w)	압축강도	강에서의 Mo회수율	연신율(%)
실시예 1	100	4.54	0.060	10.0	106	85	48.2
실시예 2	100	5.68	0.075	10.0	106	85	48.2
실시예 3	100	6.82	0.090	10.5	104	90	48.0
실시예 4	100	7.95	0.105	10.5	104	90	47.8
실시예 5	100	9.09	0.120	10.5	104	90	47.5
실시예 6	100	10.22	0.135	11.0	103	90	47.0
실시예 7	100	11.36	0.150	11.0	103	90	47.0
실시예 8	100	12.50	0.165	11.0	102	91	47.0
실시예 9	100	13.64	0.180	11.5	101	91	46.5
실시예 10	100	14.20	0.186	12.0	100	91	46.5
실시예 11	100	14.77	0.195	12.0	98	92	46.2
실시예 12	100	15.91	0.210	12.0	98	92	46.0
실시예 13	100	17.05	0.225	13.0	96	93	45.8
실시예 14	100	18.18	0.240	13.0	96	93	45.6
실시예 15	100	19.32	0.255	13.0	94	93	45.4
실시예 16	100	20.45	0.270	14.0	94	94	45.4
실시예 17	100	21.59	0.285	14.0	92	94	45.3
실시예 18	100	22.73	0.300	14.0	90	94	35.2

상기의 표1로 부터 알 수 있는 바와 같이 코크스를 사용하여 삼산화몰리브덴을 환원시킨 결과 스테인레스강 내부에서의 몰리브덴 함유율이 전반적으로 양호 하며, 몰리브덴에 대한 코크스내의 탄소량의 비율이 0.09이상 투입된 실시예3으로 부터 실시예18의 경우에 있어서는 몰리브덴의 회수율이 90%를 상회하는 것으로 나타났으며, 몰리브덴에 대한 코크스내의 탄소량의 비율이 0.3인 실시예18의 경우에 있어서는 연신율이 40%이하인 35.2%로 실시예17에 비하여 갑자기 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.

실시예18에서 갑자기 연신율이 떨어지게 된 원인은 코크스의 사용량이 과다하여 잔여 코크스가 스테인레스강의 내부로 스며드는 침탄현상에 의한 것으로 예측된다.

또한, 유기질 점결제로 사용된 당밀의 양이 과다하게 사용한 경우에는 제조된 브리케이트의 압축강도가 90㎏f/㎠이하로 떨어지게 되는 문제점이 발생하게 됨을 알 수 있다.

상기의 실시예로 부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 의하여 코크스를 환원제로 사용하는 경우, 특수강의 내부로 삼산화몰리브덴이 몰리브덴으로 환원되어 흡수되는 몰리브덴의 회수율이 양호한 것을 확인할 수 있으며, 또 알칼리화합물을 사용하지 않음으로서 로 내부의 알칼리로 인한 부식을 방지할 수 있어 유용한 발명인 것이다.

Claims (4)

1. 철강의 합금첨가제로 사용되는 삼산화몰리브덴 브리케이트를 제조하는 방법에 있어서, 삼산화몰리브덴의 환원제로서 코크스 분말을 물과 유기질 점결제로 혼합된 혼합용액과 함께 믹서기에 투입하여 물과 유기질 점결제가 코크스 분말에 흡착되게 한 다음, 삼산화몰리브덴 분말을 투여하여 혼합 반죽상태로 한 후, 2톤의 압력을 갖는 성형기에서 성형하여 건조시킴을 특징으로 하는 삼산화몰리브덴 브리케이트의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서, 환원제로 사용되는 코크스내의 탄소량과 몰리브덴의 비율이 0.090 내지 0.285 : 1의 비율로 투입되는 것을 특징으로 하는 삼산화몰리브덴 브리케이트의 제조방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 당밀과 물의 혼합액의 첨가량이 삼산화몰리브덴과 코크스의 혼합물에 대하여 8중량% 내지 15중량%인 것을 특징으로 하는 삼산화몰리브덴 브리케이트의 제조방법.
4. 청구항 3에 있어서, 유기물 점결제로 사용되는 당밀이 물 1중량부에 대하여 당밀 0.5중량부 내지 1중량부의 비율로 혼합되어 사용되는 것을 특징으로 하는 삼산화몰리브덴 브리케이트의 제조방법.