KR20020060774A - 취성 성형체 및 철계 분말 재료, 그리고 그를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

섬유 모양의 연마조각을 거칠게 전단하고 그로부터 과도한 수분과 유분을 제거하는 취성 성형체(C)를 형성하기 위하여 철계 금속의 연마조각 및 수분과 유분을 함유하는 연마액을 포함하는 면상 응집체(B)가 압축 성형된다. 연마조각을 더욱 미세하게 전단하고 결과적 연마조각을 고형화 보조제(D)와 혼합하여, 고형화 보조제(D)를 함유하는 철계 분말 재료를 제조하기 위하여 취성 성형체(C)는 분쇄된다.

Description

취성 성형체 및 철계 분말 재료, 그리고 그를 제조하는 방법 { Brittle formed product and iron-based powder material and method for manufacturing these materials }

베어링강, 침탄강 등과 같은 철계 금속의 가공(이하, 용어 "가공"은 또한 연마, 초사상 연마, 래핑 등을 포함하는 개념으로 이용될 것이다.)에서 발생하는 연마조각은 수분과 유분을 포함하는 연마액, 연마재 알갱이 등을 포함하는 면상(섬유 모양의) 응집체(綿狀 凝集體; cotton-like aggregates)의 형태로 회수된다. 면상 응집체가 주목할만한 양의 순수한 철을 함유하기 때문에, 철강제조 재료로써 응집체를 재 이용하고자 하는 시도가 있어 왔다. 그러나, 불행히도, 면상 응집체는 그와 같은 많은 양의 수분을 함유하므로, 그 응집체가 용광로 안으로 직접 투입된다면 범핑(수증기 폭발)을 야기한다. 원심분리 등에 의해 면상 응집체로부터 수분을 제거하는 것이 예측될 수 있다. 그러나, 이러한 경우에, 면상 응집체 내에 함유된 유분이 수분과 함께 제거되며, 그런 까닭에 연마조각의 성분으로서 순수한 철이 면상 응집체의 자연발열에 의해 산화철로 변질된다. 그러므로, 결과적 응집체는 철강제조 재료로서 재 이용될 수 있도록 환원되는 것이 필요하다. 환원제의 이용은 결과적으로 비용을 증가시킨다.

다른 한편, 그에 부착된 유분을 갖는 연마조각은 서로 밀착되기가 쉽지 않다. 0.2 중량%보다 적은 탄소를 함유하는 철계 금속의 다량의 연마조각을 함유하는 면상 응집체의 경우에, 면상 응집체가 압축 성형될 때 큰 스프링백(springback)이 일어난다. 그런 까닭에, 면상 응집체의 압축 성형은 소망의 강도로 고형화하는 것에 어려움을 수반한다. 따라서, 그러한 소형의 면상 응집체가 용광로 안으로 투입된다면, 응집체는 흩어져 위로 운반되고 그들 중 대부분이 더스트 수집기에 의해 수집된다.

덧붙여, 면상 응집체에 함유된 섬유 모양의 연마조각은 해머 밀(hammer mill) 등에 의해 분쇄되기 어렵고, 그런 까닭에 면상 응집체는 미세하게 전단될 수 없다. 이는 면상 응집체를 연탄 등으로 처리하는 데 어려움을 이끌어낸다.

그러므로, 실제로는, 면상 응집체는 재 이용하는 데 투입되지 않고 폐기물 매립을 위해 폐기물 처리 업자에게 위탁된다.

다른 한편, 용해 단계 등을 포함하는 철강제조 공정에서, 철 및 중금속을 포함하는 더스트가 발생한다. 그런 까닭에, 집진 더스트(recovery dusts; OG dusts; 예를 들면, 일본 특허공개평7-97638호 참조)와 같은 그러한 더스트를 수집하는 것이 일반적이다. 불행히도, 그러한 집진 더스트가 용광로 안으로 직접 투입된다면, 더스트는 흩어져 위로 운반되고 다시 한번 더스트 수집기에 의해 수집된다. 그 결과로써, 더스트는 재 이용되지 않고 폐기물 매립을 위해 위탁된다.

그러나, 폐기물 매립은 자원의 효과적 이용 견지에서 바람직하지 않다. 덧붙여, 폐기물 매립은 폐기 비용의 증가와 마찬가지로 환경 악화를 수반한다. 특히, 집진 더스트는 더스트가 중금속을 함유하여 반드시 특수 산업 폐기물로서 폐기물 매립을 위탁되어야 하기 때문에, 보다 많은 폐기 비용을 필요로 한다.

본 발명의 목적은 연마조각의 효과적인 재 이용을 제공하는 취성 성형체 및 철계 분말 재료, 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 집진 더스트를 갖는 연마조각의 효과적인 재 이용을 제공하는 철계 분말 재료, 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 취성 성형체 및 철계 분말 재료, 그리고 그를 제조하는 방법에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는 철계 금속으로부터 칩들로 연마하는 데 효과적으로 이용하는 기술에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 취성 성형체를 제조하는 방법의 단계들을 보여주는 공정도;

도 2는 취성 성형체로부터 철계 분말 재료 및 연탄을 제조하는 방법의 단계들을 보여주는 공정도;

도 3은 취성 성형체로부터 연탄을 제조하는 다른 방법의 단계들을 보여주는 공정도; 및

도 4는 취성 성형체의 다른 구성을 보여주는 부분 절단 사시도이다.

본 발명에 따른 취성 성형체는 면상 응집체를 소정의 형상으로 압축 성형함으로써 형성되고, 이때 면상 응집체는 철계 금속의 연마조각, 및 수분과 유분을 함유하는 연마액을 포함한다(청구항 1). 그에 따라 조성된 취성 성형체에 따르면, 면상 응집체는 압축 성형되어 성형체를 형성하고, 성형체는 섬유 모양의 연마조각을 전단하는 것에서 일어나는 취성을 갖는다. 덧붙여, 잔류 유분이 연마조각의 성분으로서 순수 철의 산화를 방지하기 때문에, 취성 성형체는 순수 철의 상당한 양을 함유한다. 그러므로, 면상 응집체를 분말로 처리하는 것은 고품질 철강제조 연탄을 형성하거나 또는 소결 금속을 위한 재료로써 그 재 이용을 제공하며, 따라서 환경 보존 및 연마조각의 폐기 비용을 삭감을 이룬다.

상술한 취성 성형체는 고형화 보조제를 이용한 고형화를 통하여 형성될 수있다(청구항 2). 이러한 경우에, 취성 성형체는 취성 성형체가 부서지기 어렵고, 운반 및 저장 등을 포함하는 그 취급이 용이하도록 소망의 강도로 고형화될 수 있다.

고형화 보조제는 콜로이드 실리카(colloidal silica), 실리케이트 소다(silicate of soda), 인산 알루미늄(aluminum phosphate) 및 아스팔트 에멀젼(asphalt emulsion)으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것이 바람직하다(청구항 3). 이는 유분의 존재에도 불구하고 굳게 고형화된 취성 성형체를 제공한다. 그러므로, 취성 성형체는 취성 성형체가 부서지기 어렵고, 운반 및 저장 등을 포함하는 그 취급이 용이하게 될 수 있다.

취성 성형체는 1 내지 5 중량%의 농도의 유분을 함유하는 것이 바람직하다(청구항 4). 이러한 경우에, 취성 성형체는 적당한 경도로 고형화될 수 있고, 잔류 유분의 최소 가능량을 통하여 연마조각의 성분으로서 순수 철의 산화의 효과적 억제에 적합하다.

본 발명에 따른 취성 성형체를 제조하는 방법은, 철계 금속의 연마조각 및 수분과 유분을 함유한 연마액을 포함하는 면상 응집체가 압축 성형되고 그에 따라 섬유 모양의 연마조각이 전단되고 과도한 수분과 유분이 제거되는 소정 형상의 취성 성형체를 형성하는 것을 특징으로 한다(청구항 5).

이에 따라 구성된 취성 성형체의 제조 방법에 따르면, 종래의 방법에서 전단하기 어려운 섬유 모양의 연마조각이 면상 응집체를 압축 성형함으로써 쉽게 전단될 수 있다. 다른 한편, 압축 성형은 연마액 내의 유분을 유지하면서 수행되고,따라서 연마조각의 성분으로서 순수 철의 산화가 억제된다. 그러므로, 다량의 순수 철을 함유하는 취성 성형체가 쉽고 확실한 방식으로 제조될 수 있다.

상술한 취성 성형체를 제조하는 방법은 취성 성형체에 고형화 보조제를 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다(청구항 6). 이러한 경우에, 소망의 강도로 고형화된 취성 성형체가 제조될 수 있다. 따라서, 부서지기 어렵고, 운반 및 저장 등을 포함하는 그 취급이 용이한 취성 성형체가 얻어진다.

고형화 보조제는 콜로이드 실리카, 실리케이트 소다, 인산 알루미늄 및 아스팔트 에멀젼으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하다(청구항 7). 이는 유분의 존재에도 불구하고 더욱 굳게 고형화된 취성 성형체를 제공한다. 그러므로, 취성 성형체는 보다 부서지기 어렵게 되고, 운반 및 저장을 포함하는 그 취급이 용이하게 된다.

덧붙여, 고형화 보조제는 2 내지 30 중량%의 농도로 주입되는 것이 바람직하다(청구항 8). 이는 보다 굳게 고형화된 취성 성형체를 제공한다. 그러므로, 취성 성형체는 더욱 부서지기 어렵게 되고, 운반 및 저장을 포함하는 그 취급이 용이하게 된다.

취성 성형체를 제조하는 방법에 따르면, 상술한 면상 응집체는 수분의 함유량이 50 중량%를 넘지 않고 유분의 함유량이 10 중량%를 넘지 않도록 조정되는 것이 바람직하다(청구항 9). 이는 운반 등과 같은 면상 응집체의 조작이 용이해지는 결과를 가져오고, 단지 압축 성형만으로 취성 성형체로부터 과도한 수분 및 유분이 쉽고 적절하게 제거되는 것을 허용한다.

취성 성형체를 제조하는 방법에 따르면, 취성 성형체는 수분의 함유량이 2 내지 12 중량%로 유분의 함유량이 1 내지 5 중량%로 조정되는 것이 바람직하다(청구항 10). 이러한 경우에, 취성 성형체는 적절한 경도로 고형화될 수 있고, 취성 성형체는 잔류 유분의 최소 가능량을 통하여 연마조각의 성분으로서 순수 철의 산화를 효과적으로 억제하는 데 적합하다.

연마조각에 대하여, 0.2 중량%보다 적지 않은 탄소를 함유하는 것이 이용될 수도 있다(청구항 11). 압축 성형은 그러한 큰 스프링백을 갖는 연마조각이 효과적으로 전단되는 것을 허용하고, 스프링백의 영향을 줄이는 것을 허용한다.

본 발명에 따른 철계 분말 재료는 철계 분말 및 유분을 포함하고, 철계 금속의 연마조각 및 수분과 유분을 함유한 연마액을 포함하는 면상 응집체를 압축 성형하여 형성되는 취성 성형체를 분쇄함으로써 제조된다(청구항 12).

그에 따라 조성된 철계 분말 재료에 따르면, 철계 분말 재료의 성분으로서 순수 철의 산화가 그 안에 함유된 유분에 의해 억제되기 때문에 다량의 순수 철이 존재한다. 덧붙여, 면상 응집체가 압축 성형에 의해 가루가 되기 때문에 철계 분말 재료는 미세 입자의 형태이다. 그러므로, 발명에 따른 재료는 고품질 철강제조 연탄을 형성하거나 또는 소결 금속을 위한 분말 재료로써 재 이용될 수 있고, 따라서, 연마조각의 폐기 비용을 줄이는 것과 함께 환경 보존을 달성한다.

상술한 철계 분말 재료는 고형화 보조제를 더 포함할 수도 있다(청구항 13). 이러한 경우에, 분말 재료는 압축 성형에 의해 간단히 소망의 강도와 소망의 형태로 고형화될 수 있다. 그러므로, 연마조각의 재 이용은 보다 촉진될 수 있다.

고형화 보조제는 미강(rice polishing), 폐당밀(blackstrap molasses), 전분류(starches), 생석회(calcined lime), 콜로이드 실리카, 실리케이트 소다, 인산 알루미늄, 비닐 아세테이트 슬러지, 아스팔트 에멀젼 및 벤토나이트(bentonite)로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것이 바람직하다(청구항 14). 이는 유분의 존재에도 불구하고 분말 재료가 굳게 고형화되는 것을 허용한다. 그러므로, 연마조각의 재 이용이 더욱 더 촉진된다.

상술한 철계 분말 재료는 코크스(coke)를 더 포함할 수도 있다(청구항 15). 이러한 경우에, 분말 재료는 압축 성형에 의해 굳게 고형화될 수 있다. 이러한 경우에, 분말 재료는 5 내지 50 중량%의 농도의 코크스를 함유하는 것이 더욱 바람직하다(청구항 16). 이는 분말 재료가 더욱 굳게 고형화되는 것을 허용한다.

상술한 철계 분말 재료는 철강제조 공정에서 수집된 집진 더스트(recovery dust)를 더 포함할 수도 있다(청구항 17). 이러한 경우에, 집진 더스트를 갖는 연마조각이 재 이용될 수 있다. 이는 환경 보존뿐만 아니라 집진 더스트의 폐기 비용을 삭감하는 것을 이룬다. 이러한 경우에, 분말 재료는 10 내지 30 중량%의 농도의 상기 집진 더스트를 함유하는 것이 더욱 바람직하다(청구항 18). 이는 분말 재료가 소망의 강도로 고형화되는 것을 허용한다.

본 발명에 따른 철계 분말 재료를 제조하는 방법은 철계 금속의 연마조각, 및 수분과 유분을 함유하는 연마액을 포함하는 면상 응집체를 압축 성형하고, 그에 따라 섬유 모양의 연마조각이 거칠게 전단되고 과도한 수분과 유분이 제거되어 취성 성형체를 형성하는 단계; 및 상기 연마조각들이 더욱 미세하게 전단되도록 상기취성 성형체를 분쇄하고, 그에 따라 철계 분말 및 유분을 함유하는 분말 재료를 제조하는 단계들을 포함한다(청구항 19).

그에 따라 구성된 철계 분말 재료를 제조하는 방법에 따르면, 종래의 방법에 의해 전단하기 어려운 섬유 모양의 연마조각이 면상 응집체를 압축 성형함으로써 쉬운 방식으로 거칠게 전단될 수 있다. 덧붙여, 섬유 모양의 연마조각의 거친 전단이 이러한 방식으로 미리 수행되기 때문에, 연마조각은 취성 성형체를 분쇄하는 단계에서 쉽게 그리고 효과적으로 전단될 수 있다. 그런 까닭에, 미세 입자의 철계 분말 재료가 쉽고 확실한 방식으로 제조될 수 있다. 이에 더하여, 전술한 단계들이 연마액 내에 함유된 유분을 유지하는 것과 같이 수행되기 때문에, 연마조각의 성분으로서의 순수 철의 산화가 쉽게 억제될 수 있다. 이는 다량의 순수 철을 함유하는 미세 입자의 철계 분말 재료의 쉽고 확실한 제조를 제공한다.

상술한 철계 분말 재료를 제조하는 방법에서, 고형화 보조제가 취성 성형체가 분쇄되는 때 또는 그 이후에 혼합될 수도 있다(청구항 20). 이러한 경우에, 단지 압축 성형에 의해 소망의 강도와 소망의 형태로 고형화될 수 있는 철계 분말 재료가 얻어진다. 그러므로, 연마조각의 재 이용이 더욱 쉽게 촉진될 수 있다.

상술한 고형화 보조제는 미강, 폐당밀, 전분류, 생석회, 콜로이드 실리카, 실리케이트 소다, 인산 알루미늄, 비닐 아세테이트 슬러지, 아스팔트 에멀젼 및 벤토나이트로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것이 바람직하다(청구항 21). 이는 유분의 존재에도 불구하고 쉽고 굳게 고형화될 수 있는 철계 분말 재료를 제공한다. 따라서, 연마조각의 재 이용이 더욱 더 촉진될 수 있다.

고형화 보조제는 2 내지 30 중량%의 농도로 혼합되는 것이 더욱 바람직하다(청구항 22). 이는 더욱 더 강하게 고형화될 수 있는 철계 분말 재료를 제공한다.

상술한 철계 분말 재료를 제조하는 방법에 따르면, 취성 성형체가 분쇄된 때 또는 그 이후에 코크스가 혼합될 수도 있다(청구항 23). 이러한 경우에, 코크스의 효능에 의해 더욱 굳게 고형화될 수 있는 철계 분말 재료가 제조될 수 있다. 이러한 경우에, 고형화 보조제는 1 내지 10 중량%의 농도로 혼합되는 것이 더욱 바람직하다(청구항 24). 이러한 경우에, 쉽고 안정적으로 고형화될 수 있는 철계 분말 재료가 제조될 수 있다. 덧붙여, 코크스는 5 내지 50 중량%의 농도로 혼합되는 것이 바람직하다(청구항 25). 이러한 경우에, 더욱 굳게 압축 성형될 수 있는 철계 분말 재료가 제조될 수 있다.

상술한 철계 분말 재료를 제조하는 방법에 따르면, 취성 성형체가 분쇄된 때 또는 그 이후에 철강제조 공정에서 수집된 집진 더스트가 혼합될 수도 있다(청구항 26). 이러한 경우에, 집진 더스트를 함유하는 철계 분말 재료가 제조될 수 있다. 그런 까닭에, 연마조각과 함께 집진 더스트가 고형화되어 재 이용될 수 있다. 이는 집진 더스트의 폐기 비용을 삭감하는 것과 함께 환경 보존을 이룬다. 이러한 경우에, 집진 더스트는 10 내지 30 중량%의 농도로 혼합되는 것이 더욱 바람직하다(청구항 27). 이는 소망의 강도로 압축 성형될 수 있는 철계 분말 재료를 제공한다.

상술한 철계 분말 재료를 제조하는 방법에 따르면, 면상 응집체는 수분의 함유량이 50 중량%를 넘지 않고 유분의 함유량이 10 중량%를 넘지 않도록 조정되는것이 바람직하다(청구항 28). 이는 운반 등과 같은 면상 응집체의 조작을 용이하게 하며, 또한 과도한 수분 및 유분이 압축 성형만으로 취성 성형체로부터 쉽고 확실하게 제거되는 것을 허용한다.

상술한 철계 분말 재료를 제조하는 방법에 따르면, 취성 성형체는 수분의 함유량이 2 내지 12 중량%로 유분의 함유량이 1 내지 5 중량%로 조정되는 것이 바람직하다(청구항 29). 이러한 경우에, 연마조각의 성분으로서의 순수 철의 산화가 잔류 유분의 최소 가능량만을 통하여 효과적으로 억제될 수 있는 까닭에, 취성 성형체가 적절한 경도로 고형화될 수 있다.

연마조각으로서, 연마조각은 0.2 중량%보다 적지 않은 탄소를 함유하는 것이 이용될 수도 있다(청구항 30). 압축 성형은 또한 그러한 큰 스프링백을 갖는 연마조각이 효과적으로 전단되는 것을 허용하고, 스프링백의 영향을 줄인다.

도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 취성 성형체를 제조하는 방법의 단계들을 보여주는 공정도이다. 취성 성형체(A)를 제조하는 방법에 따르면, 철계 금속의 가공 중에 생성된 연마조각의 면상 응집체(B; 도 1의 (a) 참조)가 면상 응집체(B) 내에 함유된 연마액의 성분인 수분 및 유분의 함유량을 미리 조정하기 위하여 먼저 압축 성형된다. 면상 응집체(B)의 압축 성형은 예를 들어, 벨트 컨베이어(1) 위에 응집체를 운반하면서 한 쌍의 롤러들(2) 사이에서 응집체를 클램핑함으로써 수행된다. 그러나, 수분과 유분의 함유량은 또한 공기 블로우(air blow) 또는 공기 압축에 의해 간단히 조정될 수도 있다. 이 공정에서 수분의 함유량이 50 중량%를 넘지 않고 유분의 함유량이 10 중량%를 넘지 않도록 면상 응집체(B)가 조정되는 것이 바람직하다. 이는 운반, 저장 등과 같은 면상 응집체(B)의 취급을 용이하게 한다.

다음으로, 수분 및 유분의 함유량이 그처럼 조정된 면상 응집체(B)가 예를 들어 압축을 이용하여 금형(3) 내에서 압축 성형되고, 그에 따라 취성 성형체(A)를 형성한다(도 1의 (c)를 참조). 면상 응집체(B) 내에 함유된 스파이랄 섬유의 연마조각이 압축 성형에 의해 전단된다. 덧붙여, 압축 성형은 또한 과도한 수분 및 유분을 제거하고, 따라서 취성 성형체(A)가 수분의 함유량이 2 내지 12 중량%이고 유분의 함유량이 1 내지 5 중량%가 되도록 조정된다. 이는 잔류 유분의 최소 가능량이 연마조각의 성분으로서 순수 철의 산화를 효과적으로 억제하도록 한다. 덧붙여, 면상 응집체(B)는 이전 단계에서 수분의 함유량이 50 중량%를 넘지 않고 유분의 함유량이 10 중량%를 넘지 않도록 조정되었으며, 그런 까닭에 취성 성형체(A)내 수분 및 유분의 비율이 단지 압축 성형만으로 쉽고 적절하게 조정될 수 있다.

취성 성형체(A)는 원형 실린더, 구형, 각기둥 등과 같이 취급하기에 용이한 형태로 형성되고, 그리고 운반 중 부서지지 않을 정도의 강도로 성형된다.

다음으로, 취성 성형체(A)에 액상 형태의 고형화 보조제(D)가 주입된다. 고형화 보조제(D)의 주입은 예를 들어, 벨트 컨베이어(7) 위의 성형체를 운반하여 탱크(8) 내에 채워진 고형화 보조제(D) 내에 취성 성형체(A)를 담금으로써 수행된다(도 1의 (d)를 참조). 이 실시형태에서 이용된 고형화 보조제(D)는 콜로이드 실리카, 실리케이트 소다, 인산 알루미늄 및 아스팔트 에멀젼으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것이 바람직하다. 그러한 고형화 보조제는 취성 성형체(A)의 용이하고 강한 고형화를 제공한다. 고형화 보조제(D)는 2 내지 30 중량%의 농도로 주입되는 것이 바람직하다. 이는 보다 강하게 고형화된 취성 성형체(A)의 결과를 가져온다.

그에 따라 얻어진 취성 성형체(A)는 연마조각의 성분으로서 순수 철의 산화를 효과적으로 억제할 수 있도록 처리 기간을 포함하는 모든 시간에서 연마액의 유분의 일부를 유지한다. 그러므로, 취성 성형체는 철강제조 재료로서 이용되기 위한 브리켓을 형성하는 재료로서 재 이용될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 그 안에 함유된 수분의 제거를 위해(도 2의 (b)를 참조) 고형화 보조제(D)가 주입된 취성 성형체(A; 도 2의 (a)를 참조)를 양생(건조)함으로써 철강제조 브리켓(G; 도 2의 (c)를 참조)이 생성될 수 있다. 함유된 수분의 확실한 제거를 고려하여 약 2일간 양생시키는 것이 바람직하다. 양생은 대기 온도에서 브리켓을 건조시키는 것을 허용함으로써 수행될 수도 있다. 반면, 브리켓은 공기 블로우를 적용함으로써 건조될 수도 있다.

결과의 브리켓(G)은 취성 성형체(A)를 건조함으로써 생성되고, 따라서 만약 브리켓이 직접 블래스터 용광로 안으로 직접 투입되더라도 범핑되거나 또는 흩어져 위로 방출될 위험이 없다. 덧붙여, 모든 공정 중에 연마액의 유분의 일부가 계속 남아 있는 방식으로 공정이 진행되기 때문에 순수 철의 산화가 효과적으로 억제된다. 베어링 강(SUJ-2)의 연마조각을 함유한 면상 응집체(B)로부터 형성된 브리켓(G)에 대하여, 예를 들어, 순수 철이 70 중량% 또는 그 이상의 농도로 존재한다는 점이 확인된다. 그러므로, 브리켓(G)은 90 중량%를 넘지 않는 매우 높은 용융 점에 있으며, 따라서 철강 업체에게 주문될 수 있는 고품질의 철강제조 재료의 가치가 된다. 덧붙여, 브리켓이 고체 형상이므로 그의 운반 및 다른 취급을 용이하게 한다.

이에 더하여, 브리켓(G)을 생산하는 방법은 면상 응집체(B)를 미세한 입자들로 부수는 단계 없이 면상 응집체를 고형화하는 데 적합하기 때문에, 그 방법은 효율적인 생산을 특징으로 한다.

취성 성형체(A)는 고형화 보조제(D)가 주입되지 않을 수도 있다. 이러한 경우에, 철강제조 재료로서 이용되는 브리켓(G)을 형성하기 위하여 다음의 절차들이 진행될 수도 있다. 구체적으로, 고형화 보조제(D)와 함께 도 1의 (c)에 도시된 압축 성형에 의해 형성된 취성 성형체(A)가 분쇄용 회전날들(4)을 갖는 초퍼 (chopper)가 장착된 혼합기(5; 또는 헨첼 혼합기) 내로 투입된다(도 3의 (b)를 참조). 철 분말은 3 내지 1000 ㎛ 수준의 커다란 직경을 갖는다. 취성 성형체(A)의 분쇄에서, 섬유 모양의 연마조각이 이전에 전단되어 있기 때문에 취성 성형체(A) 내 섬유 모양의 연마조각의 전단의 종료가 부드럽게 이루어질 수 있다. 취성 성형체(A) 내 섬유 모양의 연마조각이 미리 전단되지 않는 경우에, 초퍼가 장착된 혼합기(5; 또는 헨첼 혼합기)를 이용한 연마조각의 분쇄에 긴 시간이 걸리기 때문에 경제적 이점이 얻어질 수 없다. 이에 더하여, 미세한 철계 분말을 얻는 것이 어렵다. 그에 따라 생성된 철계 분말 재료(E)에서, 공정 기간을 포함한 모든 시간에서 연마조각 내에 유분의 일부가 남아있기 때문에 분말 재료의 성분인 순수 철의 산화가 효과적으로 억제된다.

고형화 보조제(D)로서, 미강; 사탕수수 줄기와 같은 폐당밀; 감자 녹말, 옥수수 녹말 등과 같은 전분류; 생석회; 콜로이드 실리카; 실리케이트 소다; 인산 알루미늄; 비닐 아세테이트 슬러지; 아스팔트 에멀젼;및 벤토나이트로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나 또는 그 이상이 사용되는 것이 바람직하다. 그러한 고형화 보조제(D)는 2 내지 30 중량%의 농도로 존재하는 것이 바람직하다. 미강 및 폐당밀은 특히 고형화 보조제(D)로서 선호되며, 이는 철계 분말 재료(E)의 고형화를 효과적으로 가속화할 수 있고 또한 비용적으로 낮기 때문이다. 반죽 후에, 아스팔트 에멀젼은 아스팔트 성분과 수분으로 분리되며, 아스팔트 성분은 강도를 높이는 굽기가 존재한다. 이온화된 아스팔트가 아스팔트 에멀젼으로 이용되는 것이 바람직하다.

그 다음으로, 위 철계 분말 재료(E)의 소정의 양이 롤(roll)형 성형 기기 또는 실린더형 성형 기기(6)를 통하여 압축 성형되고(도 3의 (c)를 참조), 그에 따라 다량의 순수 철을 함유하고 실질적으로 필로우(pillow) 형상을 갖는 브리켓(F)을 형성한다. 철계 분말 재료(E)의 압축 성형에서, 유분이 그에 부착된 순수 철 분말은 고형화 보조제(D) 내에 함유된 수분 및 철계 분말 재료(E)를 통하여 함께 접착되고, 그에 따라 분말 재료(E)가 고형화될 수 있다. 특히, 철계 분말 재료(E)가 5 내지 6 중량%의 수분, 4 중량%의 미강 및 2 중량%의 폐당밀을 함유하고 있는 경우에 또는 철계 분말 재료(E)가 7 내지 15 중량%의 수분 및 2 내지 10 중량%의 비닐 아세테이트 슬러지를 포함하고 있는 경우에, 더욱 강하게 고형화된 브리켓(F)이 생성될 수도 있다.

압축 성형 후 즉시, 브리켓(F)은 정상 대기에서의 공기 블로우 또는 냉각된 공기 블로우를 그에 적용함으로써 신속한 냉각 처리된다(도 3의 (d)를 참조). 이는 브리켓(F)의 쉽고 안정적 고형화를 제공한다. 그 다음으로, 브리켓(F)은 그 내부에 함유된 수분의 제거를 위해 양생(건조)되고(도 3의 (e)를 참조), 그에 따라 철강제조 재료로서 이용될 수 있는 브리켓(G)을 공급한다(도 3의 (f)를 참조). 함유된 수분의 확실한 제거를 위하여 약 2일간 브리켓의 양생을 수행하는 것이 바람직하다.

상술한 취성 성형체(A)를 분쇄하는 단계에서, 취성 성형체는 고형화 보조제(D), 코크스(coke) 및 철강제조 공정에서 생성되고 수집된 집진 더스트와 함께 초퍼(또는 헨첼 혼합기)가 장착된 혼합기(5) 안으로 투입될 수 있다. 이러한 경우에, 50 내지 70 중량%의 취성 성형체(A), 5 내지 50 중량%의 코크스(K), 10 내지 30 중량%의 집진 더스트 및 1 내지 10 중량%의 고형화 보조제(D)와 함께 혼합되는 것이 바람직하다. 이는 순수 철, 코크스, 집진 더스트 및 고형화 보조제(D)를 함유하는 철계 분말 재료(E)를 제공한다. 특히, 코크스 및 고형화 보조제가 각각 5 내지 50 중량% 및 1 내지 10 중량%의 농도로 혼합되기 때문에, 이 제조 방법은 더욱 강하게 고형화될 수 있다. 덧붙여, 집진 더스트의 혼합 비율이 10 내지 30 중량%이기 때문에, 소망의 굳기로 고형화될 수 있는 철계 분말 재료를 용이하게 제조할 수 있다. 집진 더스트로서, 예를 들어 철강제조 공정에서 생산되고 수집되는 10 내지 55중량%의 철(전체 Fe)을 함유하는 것이 사용될 수도 있다.

취성 성형체(A) 및 철계 분말 재료(E)를 제조하는 상술한 방법은 특히 0.2 중량%보다 적지 않은 탄소를 함유하는 연마조각의 재 이용에 유리하게 적용된다. 그러한 연마조각은 스프링백이 크고 그런 까닭에 고형화가 어렵다. 그러나, 도 1의 (c)에 도시된 본 발명의 압축 성형의 응용은 스프링백의 영향을 제거하면서, 연마조각이 효과적으로 전단되도록 허용한다. 0.2 중량%보다 적지 않은 탄소를 함유하는 연마조각의 대표적인 실시예는 베어링강의 연마조각을 포함한다.

전술한 원형 실린더 형상 외에도, 취성 성형체(A)는 또한 실질적으로 달걀, 아몬드, 럭비공 등과 같은 필로우형(pillow-like)을 취할 수도 있다. 필로우형 형상은 둥근 주변부 끝단을 가지며, 주변부 끝단으로부터 그 중심을 향해 두께가 점차로 증가한다(도 4를 참조). 그러한 형태로 형성되기 때문에, 취성 성형체는 압축 부하에 저항하여 부서지기 어렵게 되고, 또한 그 중심 부분 등에서 부분적인 파손을 초래하기 쉽지 않다.

본 발명은 전술한 실시형태들로 한정되지 않는다는 점에 주목한다. 예를 들면, 취성 성형체(A)의 분쇄가 전술한 실시형태들에 따른 고형화 보조제(D), 코크스 및 집진 더스트의 혼합과 병렬로 수행되는 경우에도, 취성 성형체(A)의 분쇄는 또한 고형화 보조제(D)의 결과적 분말 재료, 분말의 코크스 및 집진 더스트를 혼합 후에 처리될 수도 있다.

덧붙여, 고형화 보조제(D), 코크스 및 집진 더스트는 선택적으로 혼합될 수도 있다. 달리 말하면, 본 발명은 고형화 보조제(D), 코크스 및 집진 더스트 중 어느 것도 혼합하지 않고서 수행될 수도 있다. 이러한 경우에, 철계 분말 재료 및 유분으로 구성되는 철계 분말 재료(E)가 제조된다.

상술한 철계 분말 재료(E)는 철강제조 브리켓(G)을 형성하기 위한 재료로서 뿐만 아니라 소결된 금속용 분말의 재료로서 또는 수지 등에 부가되는 자기 재료로서 재 이용될 수도 있다.

본 발명에 따르면, 연마조각의 효과적인 재 이용을 제공하는 취성 성형체 및 철계 분말 재료, 및 그 제조 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 또한 집진 더스트를 갖는 연마조각의 효과적인 재 이용을 제공하는 철계 분말 재료, 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.

Claims (30)

1. 면상 응집체(綿狀 凝集體)를 소정의 형상으로 압축 성형함으로써 형성되고, 상기 면상 응집체는 철계 금속의 연마조각, 및 수분과 유분을 함유하는 연마액을 포함하는 것을 특징으로 하는 취성 성형체.
2. 제 1 항에 있어서, 고형화 보조제를 이용한 고형화를 통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 취성 성형체.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 고형화 보조제는 콜로이드 실리카(colloidal silica), 실리케이트 소다(silicate of soda), 인산 알루미늄(aluminum phosphate) 및 아스팔트 에멀젼(asphalt emulsion)으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 취성 성형체.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 취성 성형체는 1 내지 5 중량%의 농도의 유분을 함유하는 것을 특징으로 하는 취성 성형체.
5. 철계 금속의 연마조각 및 수분과 유분을 함유한 연마액을 포함하는 면상 응집체가 압축 성형되고 그에 따라 섬유 모양의 연마조각이 전단되고 과도한 수분과 유분이 제거되는 소정 형상의 취성 성형체를 형성하는 것을 특징으로 하는 취성 성형체를 제조하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 취성 성형체에 고형화 보조제를 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 취성 성형체를 제조하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 고형화 보조제는 콜로이드 실리카, 실리케이트 소다, 인산 알루미늄 및 아스팔트 에멀젼으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 취성 성형체를 제조하는 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 고형화 보조제는 2 내지 30 중량%의 농도로 주입되는 것을 특징으로 하는 취성 성형체를 제조하는 방법.
9. 제 5 항에 있어서, 상기 면상 응집체는 수분의 함유량이 50 중량%를 넘지 않고 유분의 함유량이 10 중량%를 넘지 않도록 조정된 것을 특징으로 하는 취성 성형체를 제조하는 방법.
10. 제 5 항에 있어서, 상기 취성 성형체는 수분의 함유량이 2 내지 12 중량%로 유분의 함유량이 1 내지 5 중량%로 조정된 것을 특징으로 하는 취성 성형체를 제조하는 방법.
11. 제 5 항에 있어서, 상기 연마조각은 0.2 중량%보다 적지 않은 탄소를 함유하는 것을 특징으로 하는 취성 성형체를 제조하는 방법.
12. 철계 분말 및 유분을 포함하고, 철계 금속의 연마조각 및 수분과 유분을 함유한 연마액을 포함하는 면상 응집체를 압축 성형하여 형성되는 취성 성형체를 분쇄함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 철계 분말 재료.
13. 제 12 항에 있어서, 고형화 보조제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철계 분말 재료.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 고형화 보조제는 미강(rice polishing), 폐당밀(blackstrap molasses), 전분류(starches), 생석회(calcined lime), 콜로이드 실리카, 실리케이트 소다, 인산 알루미늄, 비닐 아세테이트 슬러지, 아스팔트 에멀젼 및 벤토나이트(bentonite)로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 철계 분말 재료.
15. 제 12 항에 있어서, 코크스(coke)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철계 분말 재료.
16. 제 15 항에 있어서, 5 내지 50 중량%의 농도의 상기 코크스를 함유하는 것을특징으로 하는 철계 분말 재료.
17. 제 12 항에 있어서, 철강제조 공정에서 수집된 집진 더스트(recovery dust)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철계 분말 재료.
18. 제 17 항에 있어서, 10 내지 30 중량%의 농도의 상기 집진 더스트를 함유하는 것을 특징으로 하는 철계 분말 재료.
19. 철계 금속의 연마조각, 및 수분과 유분을 함유하는 연마액을 포함하는 면상 응집체를 압축 성형하고, 그에 따라 섬유 모양의 연마조각이 거칠게 전단되고 과도한 수분과 유분이 제거되어 취성 성형체를 형성하는 단계; 및

    상기 연마조각들이 더욱 미세하게 전단되도록 상기 취성 성형체를 분쇄하고, 그에 따라 철계 분말 및 유분을 함유하는 분말 재료를 제조하는 것을 특징으로 하는 철계 분말 재료를 제조하는 방법.
20. 제 19 항에 있어서, 고형화 보조제가 상기 취성 성형체가 분쇄되는 때 또는 그 이후에 혼합되는 것을 특징으로 하는 철계 분말 재료를 제조하는 방법.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 고형화 보조제는 미강, 폐당밀, 전분류, 생석회, 콜로이드 실리카, 실리케이트 소다, 인산 알루미늄, 비닐 아세테이트 슬러지, 아스팔트 에멀젼 및 벤토나이트로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 철계 분말 재료를 제조하는 방법.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 고형화 보조제는 2 내지 30 중량%의 농도로 혼합되는 것을 특징으로 하는 철계 분말 재료를 제조하는 방법.
23. 제 19 항에 있어서, 상기 취성 성형체가 분쇄된 때 또는 그 이후에 코크스가 혼합되는 것을 특징으로 하는 철계 분말 재료를 제조하는 방법.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 고형화 보조제는 1 내지 10 중량%의 농도로 혼합되는 것을 특징으로 하는 철계 분말 재료를 제조하는 방법.
25. 제 23 항에 있어서, 상기 코크스는 5 내지 50 중량%의 농도로 혼합되는 것을 특징으로 하는 철계 분말 재료를 제조하는 방법.
26. 제 19 항에 있어서, 상기 취성 성형체가 분쇄된 때 또는 그 이후에 철강제조 공정에서 수집된 집진 더스트가 혼합되는 것을 특징으로 하는 철계 분말 재료를 제조하는 방법.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 집진 더스트는 10 내지 30 중량%의 농도로 혼합되는 것을 특징으로 하는 철계 분말 재료를 제조하는 방법.
28. 제 19 항에 있어서, 상기 면상 응집체는 수분의 함유량이 50 중량%를 넘지 않고 유분의 함유량이 10 중량%를 넘지 않도록 조정된 것을 특징으로 하는 철계 분말 재료를 제조하는 방법.
29. 제 19 항에 있어서, 상기 취성 성형체는 수분의 함유량이 2 내지 12 중량%로 유분의 함유량이 1 내지 5 중량%로 조정된 것을 특징으로 하는 철계 분말 재료를 제조하는 방법.
30. 제 19 항에 있어서, 상기 연마조각은 0.2 중량%보다 적지 않은 탄소를 함유하는 것을 특징으로 하는 철계 분말 재료를 제조하는 방법.