KR20080015377A - 폐기물 소각로의 화격자용 합금 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 폐기물 소각로 화격자용 합금은, 중량%로, C: 0.35% ~ 1.2%, Si: 8.0% 이하, Mn: 2.0% 이하, Ni: 2% ~ 8%, Cr: 22% ~ 32%, Mo: 0.5% 이하, N: 0.05% 이하를 함유하고, 필요에 따라, Al: 0.5% ~ 5%, Nb: 0.1% ~ 0.5% 및 Co: 10% 이하 중에서 1종 이상을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진다. 본 발명에 따르면, 고가의 성분 원소인 Ni를 다량 함유하는 종래의 화격자용 합금의 비용상의 문제점과 조업상 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 Ni의 함량을 저감함과 동시에 화격자 표면의 산화피막의 안정성을 향상시키기 위한 적정 화학 성분을 선정함으로써 화격자의 사용 수명을 연장할 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 전술한 바와 같은 조성의 합금을 주조한 후에, 850℃ ~ 1100℃의 온도 범위에서 열처리함으로써 경도와 연성을 증가시켜 화격자의 사용 수명을 더욱 연장하는 것도 가능하다.

화격자, 소각로, 내마모성, 내식성, 내열성

Description

폐기물 소각로의 화격자용 합금{ALLOY FOR GRATE OF INCINERATOR}

본 발명은 폐기물 소각 시설용 내열 합금에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 폐기물 소각로 내에서 고온의 부식 및 마찰 환경에서도 우수한 내마모성/내식성과 더불어 균열 저항성을 나타내어 수명이 크게 연장된 폐기물 소각로의 화격자용 합금에 관한 것이다.

국내에서 일반적으로 채용되고 있는 스토커식 폐기물 소각로에는, 가동단과 고정단을 계단 형태 또는 지그재그 형태로 교대로 배치해 구성된 일련의 화격자 열이 소각실의 내부에 구비되어 있다. 소각실 내에 투입되어 화격자 상에 적재된 폐기물을 이동시키면서 건조, 연소, 후연소 등의 단계에 의하여 소각 처리하기 위하여 화격자를 구동시키면, 화격자와 폐기물 사이의 마찰에 의하여 마모가 발생한다.

또한, 화격자 상에 폐기물이 차례로 투입될 때마다 연소 부하가 변동해 연소가 불균일하게 되는 한편, 계단형으로 화격자를 배치한 소각로의 경우에는, 가동단에서 상하로 놓여 있는 화격자 상호간에 마모가 발생되는 결과, 화격자 표면에 형성된 산화 보호 피막이 파괴 또는 박리되는 문제가 있다.

특히, 고온에 노출된 가동단의 화격자 상면은 그 위에 위치하는 화격자의 하 면과 마찰 접촉함으로써 마모되기 쉬운데, 종래의 SCH13, SCH22, SCH23 재질의 내열 주조강의 경우 그 표면에 형성되는 산화 보호 피막이 이러한 마찰접촉에 대한 저항이 낮아 쉽게 박리되는 문제가 있었다.

한편, 소각 처리되는 폐기물의 종류로는 일반 생활 쓰레기뿐만 아니라 의료 폐기물, 건축 폐기물, 산업체에서 발생하는 산업 폐기물 등이 있으며, 이러한 폐기물 내에는 금속 또는 유리 조각, 토사 등과 같은 경질의 물질이 흔히 혼입되어 있기 때문에, 마모에 의한 화격자의 손상이 더욱 가속된다. 따라서, 화격자가 갖추어야 특성들 중의 일부로서, 고온에서의 경도 또는 강도, 내마모성, 산화 보호 피막의 안정성 등이 요구된다.

또한, 화격자는 폐기물 소각시 발생하는 O₂, CO₂, CO, HCl, Cl₂, H₂S, SO₂, SO 등의 연소 가스, 알카리 황산염 등을 포함한 소각재, 용해재 등의 부식성 성분들에 직접적으로 노출되기 때문에, 내열 합금으로서 내산성, 내식성 등도 함께 요구된다.

종래, 화격자 재료로서 주요 합금 성분으로 Ni와 Cr을 함유한 SCH13, SCH22, SCH23 등의 내열 주조강이 주로 사용되고 있다. 일반적으로, 이러한 재질의 화격자가 소각로 내의 고온 부식 환경에 놓이게 되면, 합금 성분들 중에서 주로 Cr이 화격자의 표면에 보호 피막(부동태 피막)을 형성하여 부식에 의해 화격자가 감량되는 것을 방지하게 되고, Ni은 내산화성 및 고온 강도를 높이는 효과를 높이고 Cr 산화 피막의 탈락을 억제하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

그러나, 종래의 Ni을 함유한 내열 주조강의 경우, Ni 성분은 황과 반응하여 저융점의 2원계 화합물을 형성하고 소각로 내의 분위기 온도가 상기 화합물의 융점(대략 400℃ ~ 500℃) 이상으로 상승하면 급격한 부식이 일어나게 된다.

이를 방지하기 위하여 소각로 조업 시에 화격자의 온도를 가급적 400℃를 넘지 않도록 관리하고 있기는 하나, 다량의 플라스틱 재료를 포함하는 산업 폐기물이나 플라스틱 또는 종이 등이 다량으로 혼입된 생활 폐기물을 소각할 경우에는, 소각 시에 발열량이 커져서 그에 따라 화격자의 표면 온도가 대략 500℃를 상회하는 경우가 흔히 발생하고 있으며, 산업 폐기물의 경우에는 클링커가 과다하게 생성되는 것을 방지하기 위하여 과열 조건으로 소각로를 운전하기도 하는데, 이 때의 화격자의 온도는 900℃에 이르기도 한다.

특히, 폐기물 내의 플라스틱은 주로 염화비닐계이기 때문에 소각시에 염소 가스가 다량으로 발생하는데, 화격자의 표면에 형성된 Cr 산화물은 염소를 함유하는 고온 분위기하에서 안정성이 부족하다.

따라서 소각로 화격자의 수명을 연장시키기 위해서는, 고급 소재의 선택 이전에 그 표면에 형성된 부동태 피막이 고온의 열악한 작업 환경에서 효과적으로 유지될 수 있도록 하고, 그 마모 특성 및 부식 특성이 개선되어야 할 필요가 있다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은 고온에서 우수한 내마모성 및 내식성을 갖는 소각로의 화격자용 내열합금을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 고가의 성분 원소인 Ni를 다량 함유하는 종래의 화격자용 합금의 비용상의 문제점과 조업상 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 Ni의 함량을 저감함과 동시에 이를 보완하기 위한 적정 화학 성분을 선정함으로써, 저렴한 비용으로 화격자를 생산하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 산화 피막의 강도와 밀착성을 향상시켜 산화 피막의 박리를 억제함으로써, 화격자의 손상 속도를 감소시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 열처리를 통하여 화격자용 내열 합금의 조직을 균일하게 하고 편석 혹은 잔류응력 등을 제거하고, 경도와 연성을 증가시켜 균열 저항성을 더욱 향상시킴으로써 화격자의 사용 수명을 더욱 연장시키는 것이다.

본 발명자들은, 전술한 바와 같은 본 발명의 과제를 해결하기 위하여, 화격자의 마모 원인과 손상 기구에 대하여 예의 검토하였다.

우선, 가동단에서 고온에 노출된 화격자가 화격자 상면과 화격자 끝 부분이 미끄러지면서 마찰되는 과정을 고려해 보았을 때, 고온에 노출될 경우 화격자 표면에 적으나마 고온 부식이 발생하게 되면 이 부식층은 본래 화격자의 재질에서는 더 이상의 부식을 방지하는 치밀한 부동태 피막을 형성하게 되지만, 가동 중에 미끄럼 마찰은 피막이 유지되기 어렵게 만들며, 피막의 유지는 물론, 더욱 조장되는 피막을 벗겨내는 과정이 주기적으로 가동 중에 발생하여 피막이 벗겨지고 새로운 금속 재료의 표면이 노출되는 과정이 반복되어 일어난다는 점에 주목하였다.

이와 같이 부동태 피막 형성이 효과적이지 않다면 결국 고급 소재를 사용하더라도 고온에서 마모에 더 잘 견딜 수는 없다는 결과를 초래하게 된다. 따라서 소각로의 경우 대부분은 소재 기지의 마찰 과정을 거치는 경우와 동일한 이유로 고급 재질이 반드시 더 좋은 결과를 낸다고는 할 수 없는 경우가 발생한다. 결국, 화격자의 수명을 좌우하는 것은 고급의 재질보다는 그 손상 특성을 같이 해결할 수 있어야 한다는 점을 고려하여, 이에 대한 연구를 진행하여 본 발명을 달성하게 되었다.

본 발명에 따른 폐기물 소각로의 화격자용 합금은, 중량%로, C: 0.35% ~ 1.2%, Si: 8.0% 이하, Mn: 2.0% 이하, Ni: 2% ~ 8%, Cr: 22% ~ 32%, Mo: 0.5% 이하, N: 0.05% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 화격자 합금은, 중량%로, Al: 0.5% ~ 5%, Nb: 0.1% ~ 0.5% 및 Co: 10% 이하 중에서 1종 이상을 더 함유한다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 전술한 바와 같은 합금 조성의 화격자를 주조하는 단계와, 주조된 화격자를 850℃ ~ 1100℃의 온도 범위에서 화격자의 두께에 따라 0.2시간/cm ~ 1시간/cm의 조건으로 열처리하는 단계를 포함하는 폐기물 소각로의 화격자용 합금 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 종래의 화격자용 내열 합금에 다량으로 첨가되어 왔던 Ni의 함량을 대폭으로 저감시키더라도, 내마모성과 내식성이 우수한 소각로의 화격자용 합금을 제공할 수 있기에, 저렴한 비용으로 화격자용 합금을 생산할 수 있다.

특히, 폐기물 중에 다량으로 함유되어 있는 고분자 재료에 의하여 소각로 내의 분위기가 점차 고온화되어 감에 따라 화격자 자체의 온도도 500℃ 이상으로 상승하는 빈도가 증가하는 경향이 있으며, 본 발명에 따른 화격자용 합금은 이러한 최근의 경향에 대처하는 것이 가능하며, 생활 폐기물을 비롯하여 산업 폐기물에 이르기까지 다양한 폐기물에 대하여 범용적으로 사용할 수 있다.

또한, 화격자 표면의 산화피막의 안정성, 밀착성 등을 향상시키기 위한 추가 원소에 의하여, 또는 강도와 인성을 동시에 향상시키기 위한 열처리에 의하여, 소각로 조업시의 화격자의 수명을 더욱 연장시킬 수 있다.

본 발명에 따른 화격자용 합금은, 중량%로, C: 0.35% ~ 1.2%, Si: 8.0% 이하, Mn: 2.0% 이하, Ni: 2% ~ 8%, Cr: 22% ~ 32%, Mo: 0.5% 이하, N: 0.05% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진다. 합금의 성분을 한정하는 이유는 다음과 같으며, 성분의 함량을 나타내는 %는 중량%를 의미한다.

C는 합금에 강도를 부여하고 오스테나이트를 안정화시키는 원소이며, 주조 단계에서 Cr 탄화물을 정출시켜 고온에서의 내마모성을 확보할 수 있게 한다. C의 함량이 0.3% 미만이면, 이러한 효과가 발휘되지 않으며, Cr 함량이 1.2%를 초과하 면 인성이나 내열 충격성이 저하하게 된다.

Si는 페라이트 형성 원소로서 용탕의 유동성을 개선하여 주조성을 향상시키는 효과가 있으며, 산소와 결합하여 합금 표면에 SiO₂의 보호 피막을 형성함으로써 내식성에 기여한다. 특히, Si 산화 피막은 Cr 산화 피막과는 달리 Cl^-를 함유하는 고온 환경에서도 파손되지 않으며, 안정한 보호막으로서 형성되어 유지될 수 있다. Si 함량이 증가하면 페라이트 함량이 증가하여 내마모성이 저하하게 되고 인성도 감소하므로, 8% 이하의 범위로 관리하는 것이 바람직하고, 0.5% ~ 5%의 범위로 관리하는 것이 더욱 바람직하다.

Mn은 용탕의 탈산, 탈황 및 주조성 향상을 위해 첨가되며 오스테나이트 형성 원소이기도 하다. Mn 함량이 2%를 초과하면, 합금의 취화가 일어나게 되므로 바람직하지 않다.

Ni은 오스테나이트 형성 원소로서, 페라이트계의 C-Cr-Si 합금에 페라이트/오스테나이트 변태가 일어나도록 함으로써 재질 변경을 가능하게 한다. 또한, Ni은 내식성을 향상시키기 위하여 첨가하는 원소들에 의해 초래되는 합금의 취화를 경감시킴으로써, 재료의 인성을 향상시켜 화격자의 사용 중에 균열의 발생을 억제할 수 있다. Ni 함량이 2% 미만일 경우에는, 전술한 바와 같은 문제로 인하여 화격자로의 적용에 제약이 따른다. 또한, Ni의 함량이 8%를 초과하면, S에 의한 부식이 심한 환경 하에서 합금의 고온 내식성을 저하시키므로, Ni 함량을 2% ~ 8%의 범위로 관리하는 것이 바람직하다.

Cr은 산소와 결합하여 합금 표면에 Cr₂O₃ 보호 피막을 형성하여 내산화성과 내식성을 향상시킨다. 또한, Cr은 탄화물을 형성하거나, Fe와 함께 오스테나이트 상을 형성하여 고온에서의 강도를 향상시킨다. 이를 위하여 Cr을 22% 이상 첨가하며, Cr의 함량이 32%를 초과하면 그 효과가 포화하게 된다.

Mo는 합금의 고온 강도를 향상시키며, 특히 염화물이 다량으로 존재하는 환경 하에서 내식성을 개선시킨다. 약 2%의 Mo 함량의 증가까지는 합금의 강도와 내식성이 향상되기는 하나, Mo는 합금을 취화시키는 원소이기도 하다. 특히 화격자와 같이 고온에서 장시간 사용하는 경우에는 합금의 취화가 촉진되므로, 이를 효과적으로 방지하기 위해서는 Mo 함량의 상한을 0.5%로 하는 것이 바람직하다.

N은 C와 마찬가지로 오스테나이트 안정화 원소이며, Cr 등과 함께 질화물 또는 탄질화물을 형성하여 고온 강도와 크립 강도를 향상시킨다. 그러나, N의 함량이 0.05%를 초과하면, 질화물 또는 탄질화물이 조대화하거나 주조 시에 블로우 홀과 같은 결함이 용이하게 발생하게 된다.

본 발명의 보다 바람직한 실시 형태에 의하면, 폐기물 소각로의 화격자용 합금은 Al: 0.5% 이상 5% 이하, Nb: 0.1% 이상 0.5% 이하, Co: 10% 이하 중에서 1종 이상을 또한 함유한다.

Al은 Cr 또는 Si와의 상호 작용에 치밀한 산화 피막을 형성하며 염화물 등의 부식 환경에서 내식성을 부여한다. Al 함량이 0.5% 이하이면 그 효과가 충분하지 않고, 5% 이상이면 강도와 인성의 저하를 초래하며 용탕 중에 Al 산화물을 다량으 로 발생시켜 주조성을 저하시킨다.

Al과 Si는 모두 화격자용 합금의 강도와 인성을 저하시키므로, 공존할 경우에는, Al과 Si의 함량을 8% 이하로 관리하는 것이 바람직하고, 0.5% ~ 5%의 범위로 하는 것이 더욱 바람직하다.

Nb는 매우 강력한 탄화물 형성 경향이 있는 원소로서, 특히 입계의 Cr 탄화물의 형상을 제어함으로써 입계 부식을 지연시키고 고온에서의 크립 변형에 의한 균열에 대한 저항력을 증가시킨다. 또한, 본 발명에서는 산화 피막과 합금 기지와의 밀착성을 향상시킴으로써 열충격이나 기계적 충격에 의하여 산화 피막이 박리되는 현상을 완화시키고 산화 피막이 합금 표면에 더욱 안정적으로 유지될 수 있도록 한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.1% 이상의 Nb를 필요로 하고, Nb의 함량이 0.5%를 초과하면 합금의 인성이 저하하게 된다.

Co는 오스테나이트 조직을 안정화하여 고온 강도를 높이는 원소이며, 특히 Ni와 공존할 경우에 오스테나이트 조직을 더욱 안정화시킨다. 또한, Co는 미세한 탄화물의 석출 및 조대화 방지 작용을 하여 인성을 향상시키는 효과가 있다. Co의 함량이 10%를 초과하면 더 이상의 강도 향상 효과가 둔화한다. 한편, Co는 고가의 금속이기 때문에 비용의 관점에서는 5% 이하의 함량으로 첨가하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, S가 존재하는 소각로 분위기 내에서 화격자의 온도가 500℃ 이상으로 증가할 경우에는 Ni가 저융점 황화물을 형성하므로, 본 발명에서 규정하는 Ni과 Co의 함량의 범위 내에서, Ni의 함량을 낮추고 Co의 함량을 1% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 보다 바람직한 실시 형태에 따르면, 화격자 합금은 Ni: 2% ~ 4%, Co: 1% ~ 5%를 함유한다.

본 발명에 따른 화격자용 합금은 통상의 주조 방법에 의하여 제조 가능하고, 주조 상태의 재질로 화격자 용도로 사용 가능하나, 열처리를 통하여 합금 내의 편석 및 잔류 응력을 제거하고 조직을 보다 균일화함과 더불어, 탄화물, 질화물 등의 합금 내의 석출물의 분포를 개선하여 강도와 인성을 더욱 향상시킬 수도 있다. 열처리 온도는 850℃ ~ 1100℃의 범위로 설정하는 것이 바람직하며, 열처리 온도가 850℃ 이하이면 강도와 인성의 개선 효과가 발현되지 않으며, 1100℃ 이상에서는 합금의 결정립 조대화가 현저해지므로 바람직하지 않다.

열처리 시간은 화격자의 두께에 따라 설정하는 것이 바람직하며, cm의 단위로 표현된 화격자의 두께에 따라 0.2시간/cm ~ 1시간/cm의 범위 내에서 적의 선택할 수 있다.

<실시예>

용해, 용탕 처리 및 주조 등의 일련의 공정을 통하여, 표 1과 같은 합금 조성으로 이루어진 소각로용 화격자를 제조하였다. 화격자는 수평 방향으로 뻗은 상판(폭 230mm, 길이 600mm, 두께 25mm)과 이 상판의 전후 및 좌우 가장자리로부터 수직 방향으로 일체형으로 연장된 측벽(높이 65mm)을 포함하는 형태이었다.

표 1에 있어서, 발명예 1은 본 발명의 기본적인 필수 성분을 함유하는 함금이고, 발명예 2는 산화피막의 안정화를 위하여 Al을 추가로 첨가하고 Al과 Si 함량을 5% 이하로 한 합금이고, 발명예 3은 Nb를 추가로 첨가한 합금이고, 발명예 4는 Al과 Nb를 함께 첨가한 합금이고, 발명예 5는 Ni의 함량을 하한치 근방으로 값으로 하고 Co를 추가한 합금이다.

본 발명에 따른 화격자용 합금과의 비교를 위하여, 종래에 사용되어 왔던 SCH13과 SCH23 합금을 통상의 주조 방법에 의하여 주조하여 화격자를 제조하였으며, 이 합금의 조성도 표 1에 비교예 1과 비교예 2로 나타내었다.

구분	합금 조성 (중량%)
	C	Si	Mn	Ni	Cr	Mo	N	기타
발명예 1	0.78	3.82	1.14	5.25	24.3	0.30	0.02	-
발명예 2	0.62	2.12	0.89	4.36	23.7	0.33	0.02	Al: 2.47
발명예 3	0.74	4.88	1.26	6.11	24.9	0.29	0.03	Nb: 0.33
발명예 4	0.71	0.93	1.37	4.59	22.6	0.30	0.02	Al: 3.45, Nb: 0.25
발명예 5	0.52	3.93	1.12	2.85	23.6	0.35	0.02	Co: 4.43
비교예 1 (SCH13)	0.32	1.15	1.06	13.6	26.8	-	-	-
비교예 2 (SCH23)	0.42	1.05	0.94	20.3	29.2	-	-	-

화격자의 상판에서 샘플을 채취하여, 인장 시험, 경도, 부식 시험과 더불어 산화 피막의 열충격 저항성 시험을 실시하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

또한, 본 발명에 따른 합금 중에서 발명예 1과 발명예 4에 대해서는 900℃에서 2시간 열처리한 후에 공랭을 하였으며, 이를 표 2에 발명예 11과 발명예 14로 나타내었다.

내식성을 평가하기 위한 부식 시험에 있어서는, 폭 50mm, 길이 50mm, 두께 10mm의 크기로 준비한 시험편을 Na₂SO₄ 60 중량%와 NaCl 40 중량%로 이루어진 합성 소각재 내에 시험편을 매립하여 600℃에서 7일(168시간) 가열한 후에 부식 감량을 측정하였다.

산화 피막의 열충격 저항성을 평가하기 위하여, 시험편을 대기 중에서 900℃에서 1일(24시간) 가열한 후에 공랭하는 과정을 10회 반복한 후에 표면으로부터 탈락한 산화피막의 중량을 측정하여 합산하였다.

	인장강도, MPa	연신율, %	경도, HS	부식감량, mg/㎠	산화피막 박리중량, mg/㎠
발명예 1	681	3.6	37.3	9.5	3.5
발명예 2	617	1.9	33.3	7.3	2.2
발명예 3	653	2.2	34.5	9.5	1.1
발명예 4	682	3.2	35.0	6.8	1.2
발명예 5	704	5.5	38.7	8.1	3.6
발명예 11	874	6.3	43.9	8.2	3.2
발명예 14	862	5.3	45.0	7.1	1.5
비교예 1	613	23.3	26.3	24.3	8.5
비교예 2	596	29.1	27.6	33.8	6.3

본 발명에 따른 합금은, 비교예의 합금에 비하여, 강도와 경도가 향상하였으며 Na₂SO₄와 NaCl을 함유하는 소각재 내에서의 부식 감량과 가열 반복에 의한 산화피막 박리 중량이 1/2 ~ 1/6 정도 감소하였다.

Al과 Nb를 추가한 발명예 2 내지 발명예 4는 내식성 및/또는 산화피막의 안정성이 향상되었다. 특히, Nb를 추가로 함유한 발명예 3은 발명예 1에 비하여 부식 감량에는 큰 변화가 없었으나, 산화피막 박리중량이 1/3 수준으로 감소하였으며, Nb와 Al을 동시에 추가한 발명예 4에 있어서도 발명예 1에 비하여 산화피막 박리중량이 현저히 감소하였다.

Co를 추가한 발명예 5의 부식 감량과 산화피막 박리중량은 발명예 1과 거의 같은 수준이었으나, 강도와 연성이 향상되었다. 특히, 발명예 5는, Ni의 저감에 의하여, 발열량이 크고 다량의 S를 함유하는 분위기의 소각로용 화격자의 용도로 적합하다.

열처리가 실시된 발명예 11과 발명예 14의 경우에는, 열처리 전의 발명예 1과 발명예 4에 비하여, 강도와 연성의 증가가 두드러진 특징이었으며, 특히 강도(경도)의 향상에 의하여 실제의 소각로 조업시에 화격자의 내마모성 향상에 큰 기여를 한다.

이상과 같은 일련의 실험실 규모의 평가를 거쳐 출고된 시제품을 1일 24시간 가동되는 소각로에 적용하여 현장 테스트를 실시하였으며, 종래의 SCH13, SCH23 재질의 내열 주조강을 사용하여 왔던 동일한 소각로 내에서의 동일한 소각로 조업 조건 하에서 화격자의 사용 수명을 50% 이상 연장시키는 것이 가능하였다.

보다 구체적으로, 종래의 SCH13과 SCH23의 합금의 경우에, 화격자의 교체 주기가 산업/건축 폐기물에 사용하였을 때에는 4개월 내지 6개월, 생활 폐기물에 사용하였을 때에는 9개월 내지 12개월, 의료 폐기물에 사용하였을 때에는 3개월 내지 4개월이었으나, 본 발명에 따른 조성의 화격자용 합금을 적용한 결과 폐기물의 종류에 따라서 1년 내지 2년 이상의 화격자 수명을 보증할 수 있었다.

특히, 유리와 금속을 다량 포함하는 의료 폐기물에 있어서는, 종래의 화격자 재질에는 균열이 조기에 발생하여 화격자의 교체 주기가 짧았으나, 본 발명에 따른 화격자의 경우에는 그러한 문제점이 나타나지 않아 상대적으로 가장 큰 화격자 수명 개선 효과를 얻을 수 있었다. 즉, 본 발명에 따른 합금은 현장 테스트를 통하여 고온에서의 합금 기지의 열충격 저항성이나 인성이 종래의 SCH13 합금에 비하여 우수하다는 점을 확인할 수 있었다.

또한, 본 발명에 따라 열처리를 하여 공급한 화격자의 경우에는, 화격자의 사용 수명을 20% 내지 30% 정도 더욱 연장시키는 것이 가능하였다.

이상으로, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 설명하였으나, 본 발명의 범위가 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 본질적이고 필수적인 특징적 구성을 일탈함이 없이 다양한 변형 형태가 가능함은 물론이다. 따라서 본 명세서에서 전술한 실시 형태는 예시적인 것일 뿐 제한적인 의미를 갖지는 않으며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 기재된 사항 및 이로부터 파악될 수 있는 모든 변형 실시 형태를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (8)

1. 중량%로, C: 0.35% ~ 1.2%, Si: 8.0% 이하, Mn: 2.0% 이하, Ni: 2% ~ 8%, Cr: 22% ~ 32%, Mo: 0.5% 이하, N: 0.05% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로 화격자용 합금.
2. 제1항에 있어서,

   중량%로, Al: 0.5% ~ 5%를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로 화격자용 합금.
3. 제2항에 있어서,

   중량%로, Al+Si: 0.5% ~ 5%를 함유하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로 화격자용 합금.
4. 제1항에 있어서,

   중량%로, Nb: 0.1% ~ 0.5%를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로 화격자용 합금.
5. 제1항에 있어서,

   중량%로, Co: 10% 이하를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로 화 격자용 합금.
6. 제5항에 있어서,

   중량%로, Ni: 2% ~ 4%, Co: 1% ~ 5%를 함유하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로 화격자용 합금.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 합금 조성의 화격자를 주조하는 단계와,

   주조된 화격자를 850℃ ~ 1100℃의 온도 범위에서 화격자의 두께에 따라 0.2시간/cm ~ 1시간/cm의 조건으로 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로의 화격자용 합금 제조 방법.
8. 제7항에 기재된 소각로의 화격자용 합금 제조 방법에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로의 화격자용 합금.