KR20020080380A - 철,크롬,탄소 합금을 기재로 하는, 부식되지 않고모서리가 있는 쇼트 블라스팅연마제를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 Fe-Cr-C 합금을 기재로 하는, 부식되지 않고 모서리가 있는 쇼트 블라스팅 연마제(> 60HR_c)를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 철-크롬-탄소 합금으로 이루어진 과립은 900℃ 이상의 온도 및 환원 분위기에서 열처리 됨으로써 > 60HR_c까지 경화된다. 이와 같은 방식으로 녹슬지 않는 하드 재료가 형성되고, 상기 재료는 날카로운 모서리가 있는 입자들로 분쇄될 수 있다. 그 결과, 예를 들어 특수강, 비철 금속, 천연석과 같이 녹슬지 않는 제작 재료로 이루어진 가공품의 표면을 처리하기 위한 뛰어난 특성을 갖는 쇼트 블라스팅 연마제가 얻어진다.

Description

철, 크롬, 탄소 합금을 기재로 하는, 부식되지 않고 모서리가 있는 쇼트 블라스팅 연마제를 제조하기 위한 방법{METHOD FOR PRODUCING ANGULAR, STAINLESS SHOT-BLASTING ABRASIVES BASED ON AN Fe-Cr-C ALLOY}

부식되지 않는 재료로 이루어진 가공품을 사출 가공하기 위해서는 마찬가지로 부식되지 않는 쇼트 블라스팅 연마제를 사용할 필요가 있는데, 그 이유는 예를 들어 강철 조각 혹은 강철 파편과 같이 부식되는 쇼트 블라스팅 연마제는 가공품 표면에 철을 함유하는 잔류물을 남기기 때문이다. 또한 나중에는 점착성 철 잔류물의 산화에 의해서 바람직하지 않게 매우 짧은 시간안에 녹슨 장소가 나타난다. 예를 들어 알루미늄 함유 연마제, 탄화 실리콘 또는 유리와 같이 대부분 무기질인 비금속 쇼트 블라스팅 연마제 외에도 부식되지 않는 금속 쇼트 블라스팅 연마제도 공지되어 있다. 본 경우에 언급될 수 있는 것은 내식성 합금강으로 이루어진 주조용 특수강의 강철 조각이다. 상기 재료는 무기질 쇼트 블라스팅 연마제에 비해 일련의 장점들을 갖는다. 따라서, 상기와 같은 금속 연마제 입자를 사용하면 통상의 사출 장치의 사용 년수가 현저하게 상승되는데, 그 이유는 특수강의 연성으로 인해 사출 가공시에는 특수강의 상당히 적은 량만이 파쇄되기 때문이다. 높은 충격 강도와 연관된 우수한 마모 특성으로 인해, 특히 스피너(spinner)가 설치된 사출 장치에 사용하는 경우에는 특수강 쇼트 블라스팅 연마제의 사용이 보장되었다.

부식되지 않는 주조용 특수강으로 이루어진 2가지 범주의 쇼트 블라스팅 연마제가 공지되어 있다. 한가지 범주의 연마제는 중간 강도(< 45HR_c)의 강철 재료로 이루어진 볼 형태의 입자로 구성된 과립이다. 다른 한가지 범주의 연마제로서는 JP 61 257 775호에 공지된 바와 같이 경화된 주조용 크롬 철(> 60HR_c)로 이루어지고 모서리가 있는 입자가 또한 사용되는데, 그 이유는 상기 입자에 의해서 개선된 연마 특성에 도달할 수 있기 때문이다.

제 1 범주의 쇼트 블라스팅 연마제 입자에 비해, 모서리가 있는 경화된 과립을 제조할 때에는 추가 처리 단계들로 인해 현저하게 상승된 제조 비용이 요구된다. 상기와 같은 모서리가 있는 경화된 과립을 제조하는 경우에는, JP 61 257 775호에 따라 경화 가능한 주조용 크롬 철 합금의 용융물로부터 출발하여, 먼저 대체로 둥근 입자로 이루어진 과립이 제조된다. 상기 과립은 1000℃ 내지 1100℃의 온도에서 열처리된 후에 물속에서 급속 냉각됨으로써 경화된다. 그 다음에 입자들이 분쇄됨으로써, 날카로운 모서리가 있는 재료가 형성된다.

그러나 상기 방법의 단점은, 1000℃ 이상의 뜨거운 강철을 물속에서 급속 냉각함으로써 재료의 원치 않는 산화가 촉진된다는 것이다. 그밖에 물을 사용하는 경우에는 도달 가능한 냉각율이 심하게 감소된다(증기 상태). 그러나 효과적인 급속 냉각은, 가급적 깨지기 쉬운 재료를 유지시키기 위해서 절대적으로 필요하다. 이와 같은 내용은, 입자가 나중에 분쇄될 수 있음으로써 날카로운 모서리가 있는 원하는 과립이 형성된다는 사실의 전제 조건이 된다.

본 발명은 부식되지 않는 주조용 특수강으로 이루어진 쇼트 블라스팅 연마제(shot-blasting abrasive)-입자를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 방법에서는 먼저 경화 가능한 철-크롬-탄소-합금의 용융물로부터 과립이 형성되며, 상기 과립은 그 다음에 경화를 위한 열처리 공정을 거쳐 날카로운 모서리가 있는 입자들로 분쇄된다.

도 1은 제조 방법의 진행 과정을 보여주는 흐름도이다.

따라서 본 발명의 과제는 부식되지 않는 쇼트 블라스팅 연마제를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것으로, 상기 방법에서는 경화 공정 및 분쇄 공정 동안에 과립의 산화가 방지되고, 연마제 입자가 간단한 수단에 의해서 날카로운 모서리가 있는 과립으로 분쇄될 수 있을 정도로 상기 경화에 의해 달성되는 재료의 메짐성이 우수하다.

상기 과제는 서문에 언급한 방식의 제조 방법에서, 열처리가 > 900℃의 온도 및 환원 분위기에서 이루어지고, 그 다음에 후속되는 냉각을 위해서 마찬가지로 환원 가스 또는 가스 혼합물이 사용됨으로써 해결된다.

경화 공정 동안에는 과립이 전적으로 환원 분위기에만 노출되기 때문에, 재료의 원치 않는 산화가 확실하게 피해질 수 있다는 장점이 얻어진다.

환원 분위기에서는 바람직하게 수소 및 질소를 함유하는 가스 혼합물이 다루어진다. 실시예에서는, 본 발명에 따른 방법을 위해서 특히 60% 내지 80%의 수소 및 20% 내지 40%의 질소를 함유하는 가스 혼합물이 적합하다고 나타났다. 최상의결과는 70%의 수소 및 30%의 질소에 의해서 달성되었다.

철-주조용 크롬-합금으로 이루어진 쇼트 블라스팅 연마제를 제조하기 위해서는 특수한 방법 단계들이 준수되어야 한다. 적어도 2%의 탄소 및 적어도 30%의 크롬을 함유하는 철-크롬-탄소-합금을 사용함으로써, 부식을 견디면서 경화될 수 있는 재료가 얻어지며, 이 경우에는 > 60HR_c의 경도가 아무런 어려움 없이 달성될 수 있다. 그럼으로써, 산화에 대한 높은 저항 능력 및 뛰어난 마모 저항을 특징으로 하는 재료가 얻어진다. 다시 말해서, 본 발명에 따른 방법에서 전술한 합금을 사용하는 것은 특히 바람직한데, 그 이유는 그럼으로써 경화성이 우수한 동시에 내식성이 우수한 제작 재료의 조합이 이루어지기 때문이다.

경화된 과립의 분쇄를 위해서는, 펄스 분쇄기를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 경화된 출발 재료로부터 날카로운 모서리가 있는 원하는 과립을 형성하기 위해서는, 진동 볼 분쇄기(vibrating ball mill)가 매우 적합하다.

금속 가공품의 표면 처리시에 사용하기 위해서는, 쇼트 블라스팅 연마제가 입자 크기에 따라 분류되어 존재하는 경우가 바람직하다. 이 목적을 위해서는 본 발명에 따른 제조 방법 다음에 입자를 분쇄하기 위한 또 하나의 처리 단계가 실행될 수 있으며, 상기 추가 처리 단계에 의해서는 원하는 입자 혼합물이 세팅된다.

본 발명에 따른 방법은 하기에서 도면을 참조하여 자세히 설명된다.

도 1에 따른 흐름도에서 윗부분은 출발 과립을 제조하기 위한 단계를 포함하는 한편, 아랫부분에는 경화, 분쇄 및 분류 공정이 도시되어 있다.

쇼트 블라스팅 연마제용 출발 물질은, 고철 저장소(1)로부터 제조 공정에 제공되는 강철 조각이다. 원하는 합금을 세팅하기 위해서, 적절한 저장 용기로부터 탄소가 흑연(2) 및 크롬(3)의 형태로 상기 강철 조각에 첨가된다. 그 다음에 원료 혼합물이 용융로(4)내에서 하나의 합금으로 용융된다. 상기 합금은 2.0%의 탄소 및 30% 내지 32%의 크롬을 함유한다.

상기 용융물은 1420℃ 이상의 온도에서 분무 장치(5)를 통과하며, 이 때 넓은 스펙트럼의 입자 직경을 갖는 과립이 형성된다. 금속 용융물의 분무되는 방울들이 수조(水槽)내에서 급속 냉각됨으로써, 고체 과립이 과립화 용기 바닥에 수집된다.

상기 과립은 용기의 배출 장치(7)로부터 빼내져서 방울로 떨어지는 단계(8) 및 건조 단계(9)를 거친다. 냉각 단계(10)를 거친 후에는 상기 출발 물질이 녹슬지 않는 주조용 크롬 합금으로 존재하게 된다.

그 다음에 출발 과립은 오븐(11)에 제공되어 상기 오븐내에서 900℃ 이상의 온도, 수소 및 질소(13) 분위기 및 저압에서 어닐링된 후에, 저장 용기(12) 내부로 이송된다. > 900℃의 온도에서 과립을 어닐링 함으로써, 합금이 풍부한 매트릭스로부터 2차 탄화물이 분리 배출되고, 그럼으로써 매트릭스의 조성이 변동된다. 상기 2차 탄화물을 분리 배출함으로써 비로소 마르텐사이트(martensite) 변환이 가능해지는데, 상기 마르텐사이트 변환은 나중에 > 900℃의 온도에 있는 과립을 냉각할 때에 > 60HR_c까지 경도를 상승시킨다.

용기(12)로부터 배출된 과립은 버킷 컨베이어(bucket conveyor)에 의해서 분쇄기(15)에 제공된다. 분쇄기(15)는 바람직하게 진동 볼 분쇄기로 형성되고, 경화된 깨지기 쉬운 과립을 날카로운 모서리가 있는 파편들로 분쇄한다. 상기와 같은 펄스 분쇄기를 사용함으로써, 강한 내부 응력하에 있는 재료는 날카로운 모서리가 있는 파편들로 매우 우수하게 분쇄될 수 있다. 분쇄시에 형성되는 입자 혼합물은 크기가 폭 넓게 분배된다. 그 다음에는 분류를 위해서 여과 장치(16)를 거친다. 지나치게 굵은 초과 입자(17)는 분쇄기에 재차 제공된다. 지나치게 가느다란 미달 입자(18)는 상기 장소에서 프로세스로부터 빼내져서 용융 오븐(4)내에서 용융된다. 0.1 내지 0.8mm의 직경을 갖는 적당한 입자(19)는 사일로(silo)(20)내에 저장되거나 또는 다른 여과 장치(21)에서 이루어지는 가장 미세한 분류 작업을 위해 제공된다. 각각 상이한 입자 크기를 갖는 쇼트 블라스팅 연마제는 최종 소비자에게로 이송할 목적으로 인출될 때까지 사일로(22, 23 및 24)내에 저장된다.

Claims (6)

1. 부식되지 않는 주조용 특수강으로 이루어진 쇼트 블라스팅 연마제-입자를 제조하기 위한 방법으로서, 먼저 경화 가능한 철-크롬-탄소-합금의 용융물로부터 과립을 형성하고, 그 다음에 상기 과립이 경화를 위한 열처리 공정을 거쳐 날카로운 모서리가 있는 입자들로 분쇄되는, 쇼트 블라스팅 연마제-입자를 제조하기 위한 방법에 있어서,

   상기 열처리가 > 900℃의 온도 및 환원 분위기에서 이루어지고, 그 다음에 후속되는 냉각을 위해서 마찬가지로 환원 가스 또는 가스 혼합물이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 환원 분위기는 수소 및 질소를 함유하는 가스 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 혼합물이 60% 내지 80%의 수소 및 20% 내지 40%의 질소로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 용융물이 적어도 2%의 탄소 및 적어도 30%의 크롬을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 과립의 분쇄는 펄스 분쇄기에 의해서, 특히 진동 볼 분쇄기에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   그 다음에 여러 가지의 입자 혼합물을 세팅하기 위해서 입자 분쇄 공정이 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.