KR20140146832A - Method for abrasion resistive pipe of by-product - Google Patents

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KR20140146832A
KR20140146832A KR20130069638A KR20130069638A KR20140146832A KR 20140146832 A KR20140146832 A KR 20140146832A KR 20130069638 A KR20130069638 A KR 20130069638A KR 20130069638 A KR20130069638 A KR 20130069638A KR 20140146832 A KR20140146832 A KR 20140146832A
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    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies

Abstract

The present invention relates to a pipe and a manufacturing method thereof. A pipe body is manufactured by mixing a slag generated in a steel production process and industrial byproducts, and includes the main components including: 45-50 wt% of silica (SiO_2), 10-15 wt% of iron oxide (Fe_2O_3), 7-12 wt% of aluminum oxide (Al_2O_2), 5-10 wt% of calcium oxide (CaO), and 15-20 wt% of magnesium oxide (MgO), and impurities that are unavoidably mixed. The pipe with excellent wear resistance and corrosion resistance is manufactured by the processes including: a process of preparing slag and industrial byproducts generated in a steel manufacturing process; a process of weighting the slag and the byproducts, and controlling a composition ratio; a process of mixing the slag and the byproducts; a process of melting a composition; a process of warming a melt; a process of centrifugally casting the melt in a pipe shape; and a process of heat-treating the cast material. Accordingly, basalt which is conventionally used to manufacture a high-strength pipe can be replaced to protect a natural ore basalt, thereby reducing the costs of imported raw materials for the pipe. Also, the costs to dispose and bury various slag and industrial byproducts can be reduced, and the pipe can be manufactured at low costs since slag production is sufficient.

Description

파이프 및 이의 제조 방법 {Method for abrasion resistive pipe of by-product}Technical Field [0001] The present invention relates to a pipe and a manufacturing method thereof,

본 발명은 파이프 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제철소에서 발생하는 슬래그와 화력발전소에서 발생하는 산업 부산물을 활용하여 내마모성 및 내식성이 우수한 파이프를 제조할 수 있는 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a pipe and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method of manufacturing a pipe having excellent wear resistance and corrosion resistance by utilizing slag generated in a steel mill and industrial by-products generated from a thermal power plant.

제철산업은 대량의 원료와 에너지를 소비하여 철강을 생산하는 것과 더불어 원료, 제선, 제강, 압연 등의 복잡한 연결생산체제를 거치면서, 여러 가지 종류의 부산물과 폐기물을 다량 발생시키고 있다. 이들 부산물과 폐기물은 양적으로 주제품인 철강의 65%에 이르고 있다. 이중 고체상태의 부산물과 폐기물의 약 80% 정도가 슬래그(Slag)이고, 나머지는 화력 발전소에서 발생하는 부산물이 발생하는데 이와 같은 산업 부산물에는 유용한 철분함량이 높아 대부분 자원으로서의 활용이 가능하다. The iron and steel industry is producing a large amount of various kinds of by-products and wastes through the production of steel by consuming a large amount of raw materials and energy, as well as through a complex connection production system of raw materials, steel making, steel making and rolling. These by-products and wastes amount to as much as 65% of the main steel product. About 80% of the solid state by-products and waste are slag, and the remainder are by-products generated from the thermal power plant. Most of these industrial by-products have high iron content and can be utilized as most resources.

통상적으로, 철강재 1톤을 생산하는 과정에서 100 내지 500kg의 제강 슬래그(slag)가 발생된다. 예컨대 페로니켈(Fe-Ni) 슬래그(slag)는 년간 100만콘이 넘게 발생하고, 산업 부산물인 플라이 애쉬는 하동화력발전소 기준으로, 년간 130만톤 이상이 발생한다. 이와 같이 발생된 슬래그(slag)는 야드에 덤핑되어, 대량의 방수와 함께 대기 중에서 냉각되어 응고되고, 응고된 슬래그 덩어리는 시멘트 원료 등으로 재활용된다. 하지만 시장상황에 따라 매립되어 처리되기도 하며, 고부가화 또는 소재로서의 용도창출은 잘 되지 않는 실정이다.Generally, in the process of producing 1 ton of steel material, steelmaking slag of 100 to 500 kg is generated. For example, the slag of ferronickel (Fe-Ni) is more than 1 million ton per year, and fly ash, which is an industrial by-product, is generated by Hadong thermal power plant and generates 1.3 million tons per year. The slag thus generated is dumped into the yard, cooled in the atmosphere together with a large amount of waterproofing and solidified, and the solidified slag mass is recycled as cement raw material or the like. However, it is sometimes buried and processed according to the market situation, and it is not good to increase the cost or create the use as a material.

한편, 내마모성이 우수한 고강도의 파이프는 고온에서 현무암을 녹여 만든 바잘트(Basalt) 제품이 통상적으로 사용된다. 바잘트 제품은 현무암을 1280℃의 용융로에서 완전용융한 후, 1200℃ 상태에서 원심주조를 통해 파이프 형상 제품으로 주조한 후, 냉각패턴을 통해 재결정화하여 제작된다.On the other hand, Basalt products made by melting basalt at high temperature are commonly used for high-strength pipes having excellent abrasion resistance. Basalt products are produced by completely melting basalt in a melting furnace at 1280 ° C, casting it into a pipe-shaped product by centrifugal casting at 1200 ° C, and recrystallizing it through a cooling pattern.

이와 같은 바잘트(Basalt) 파이프는 내마모성 및 내식성이 우수하여 제철소, 발전소, Gas 공장 등과 같은 산업체에서 기압, 수압 등의 이송 파이프 라인에 사용되고 있으나, 현재 국내에서 사용 중인 바잘트 제품은 대부분 체코, 중국 등으로부터 고가로 수입하여 배관 라인에 모르타르 등을 사용하여 내부 처리만을 실시하고 있는 실정이다.Basalt pipes are used in transport pipelines for pressure and water pressure in industries such as steelworks, power plants, and gas plants because of their excellent abrasion resistance and corrosion resistance. However, And the like, and only the internal treatment is performed using mortar or the like in the piping line.

이에, 고가의 제품을 대체하기 위해 강 제조 공정에서 발생하는 슬래그 및 산업부산물을 활용하여 파이프를 제조하는 방법에 대한 연구가 요구된다.Therefore, it is required to study the method of manufacturing pipes using slag and industrial byproducts generated in the steel manufacturing process in order to replace expensive products.

KRKR 1984-00076101984-0007610 A1A1

본 발명은 각종 슬래그 및 산업 부산물을 활용하여 내마모성 및 내식성이 우수하여 바잘트 파이프과 유사한 파이프 및 이의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a pipe similar to a bar-cut pipe and a method of manufacturing the same, by using various slags and industrial by-products, and having excellent abrasion resistance and corrosion resistance.

본 발명은 천연광석인 현무암의 사용을 방지할 수 있는 파이프 및 이의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a pipe capable of preventing the use of basalt, which is a natural ore, and a method of manufacturing the same.

본 발명은 휘석 계통의 결정상 즉, 아우가이트(augite)와 엔스타타이트(enstatite) 결정상을 갖는 파이프 및 이의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a pyroxene crystal phase, that is, a pipe having an augite and an enstatite crystal phase, and a method for producing the same.

파이프로서, 파이프 몸체는 강의 생산 공정 중 발생하는 슬래그와 산업 부산물이 배합되어 제조되며, 상기 파이프 몸체는 45 내지 50 중량%의 이산화규소(SiO2), 10 내지 15 중량%의 철 산화물(Fe2O3), 7 내지 12 중량%의 산화알루미늄(Al2O3), 5 내지 10 중량%의 칼슘 산화물(CaO) 및 15 내지 20 중량%의 마그네슘 산화물(MgO)의 주요 성분 및 기타 불가피하게 섞인 불순물을 함유한다.The pipe body is manufactured by mixing slag and industrial byproducts generated during a steel production process, the pipe body comprising 45 to 50 wt% silicon dioxide (SiO 2 ), 10 to 15 wt% iron oxide (Fe 2 O 3 ), 7 to 12 wt% aluminum oxide (Al 2 O 3 ), 5 to 10 wt% calcium oxide (CaO) and 15 to 20 wt% magnesium oxide (MgO), and other inevitably mixed Contains impurities.

상기 슬래그는 페로니켈 슬래그 및 전로 슬래그를 포함하고, 상기 산업 부산물은 플라이 애쉬를 포함할 수 있다. The slag includes ferronickel slag and converter slag, and the industrial by-products may include fly ash.

상기 페로니켈 슬래그와 상기 전로 슬래그 및 상기 플라이 애쉬의 비율은 중량%로 각각 45 내지 55 중량%, 10 내지 20 중량%, 30 내지 40중량%의 비율로 배합될 수 있다. The ratio of the ferronickel slag to the converter slag and the fly ash may be in the range of 45 to 55 wt%, 10 to 20 wt%, and 30 to 40 wt%, respectively, by weight.

상기 파이프 몸체는 염기도((CaO+MgO)/SiO2)가 0.45 내지 0.55 이하의 범위를 가질 수 있다. The pipe body may have a basicity ((CaO + MgO) / SiO 2 ) of 0.45 to 0.55 or less.

상기 파이프 몸체는 휘석 계통의 결정질 상을 포함할 수 있다. The pipe body may include a crystalline phase of a pyroxene system.

상기 파이프 몸체는 아우가이트(augite) 또는 엔스타타이트(enstatite) 결정질 상을 포함할 수 있다.
The pipe body may comprise an augite or enstatite crystalline phase.

본 발명의 실시 예에 따른 파이프 제조 방법은 강의 생산 공정 중 발생하는 슬래그 및 산업 부산물을 마련하는 과정, 상기 슬래그와 상기 부산물을 측량하고 조성비를 제어하는 과정, 상기 슬래그와 상기 부산물을 배합하는 과정, 조성물을 용융하는 과정, 용융물을 보온하는 과정, 용융물을 파이프 형상으로 원심 주조하는 과정 및 성형물을 열처리하는 과정을 포함한다.A method of manufacturing a pipe according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing slag and industrial byproducts generated during the steel manufacturing process, measuring the slag and the byproducts, controlling the composition ratio, blending the slag and the by- A process of melting the composition, a process of keeping the melt warm, a process of centrifugally casting the melt into a pipe shape, and a process of heat treating the molded product.

상기 슬래그는 페로니켈 슬래그 및 전로 슬래그를 포함하고, 상기 부산물은 플라이 애쉬를 포함하며, 상기 조성물은 상기 페로니켈 슬래그, 상기 전로 슬래그 및 상기 플라이 애쉬를 배합하여 사용할 수 있다. The slag includes a ferronickel slag and a converter slag, and the by-product includes fly ash, and the composition can be used in combination with the ferronickel slag, the converter slag, and the fly ash.

상기 조성비를 제어하는 과정은 45 내지 50 중량%의 이산화규소(SiO2), 10 내지 15 중량%의 철 산화물(Fe2O3), 7 내지 12 중량%의 산화알루미늄(Al2O3), 5 내지 10 중량%의 칼슘 산화물(CaO) 및 15 내지 20 중량%의 마그네슘 산화물(MgO)을 함유하도록 제어할 수 있다. The process of controlling the composition ratio may include controlling the composition ratio of silicon dioxide (SiO 2 ) of 45 to 50 wt%, iron oxide (Fe 2 O 3 ) of 10 to 15 wt%, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) of 7 to 12 wt% 5 to 10% by weight of calcium oxide (CaO) and 15 to 20% by weight of magnesium oxide (MgO).

상기 조성물의 염기도((CaO+MgO)/SiO2)는 0.45 내지 0.55 이하의 범위로 유지될 수 있다. The basicity ((CaO + MgO) / SiO 2 ) of the composition can be maintained in the range of 0.45 to 0.55 or less.

상기 용융물을 보온하는 과정은 1200 내지 1250℃의 범위에서 수행될 수 있다. The process of inserting the melt may be performed in the range of 1200 to 1250 ° C.

상기 원심 주조 과정은 상기 용융물을 몰드에 주입하는 과정을 포함하고, 상기 용융물을 주입하기 전 상기 몰드를 예열할 수 있다. The centrifugal casting process includes injecting the melt into a mold, and the mold may be preheated before injecting the melt.

상기 몰드의 예열온도 범위는 300 내지 400℃일 수 있다. The preheating temperature range of the mold may be between 300 and 400 < 0 > C.

상기 원심 주조 과정은 주조 진행 중에 상기 몰드 내부를 냉각하는 단계를 포함할 수 있다. The centrifugal casting process may include cooling the inside of the mold during the casting process.

상기 원심 주조 과정은 상기 성형물을 900 내지 1100℃ 범위의 온도에서 원심주조기로부터 취출하는 단계를 포함할 수 있다. The centrifugal casting process may include extracting the shaped material from the centrifugal casting machine at a temperature ranging from 900 to 1100 占 폚.

성형물을 열처리하는 과정은 상기 성형물을 결정화 온도 이하에서 유지하는 어닐링 단계를 포함할 수 있다. The step of heat-treating the molded article may include an annealing step of keeping the molded article at a temperature lower than the crystallization temperature.

상기 열처리 과정은 어닐링 단계 전에 상기 성형물을 유리 천이 온도 이상의 온도에서 유지하는 서브 어닐링 단계를 포함할 수 있다. The heat treatment process may include a sub-annealing step of keeping the molded article at a temperature higher than the glass transition temperature before the annealing step.

상기 열처리 과정 이후에 상기 성형물을 냉각하는 과정을 수행하고, 상기 성형물은 분당 0.5 내지 1.0℃의 속도로 냉각할 수 있다. After the heat treatment, the molded product is cooled, and the molded product can be cooled at a rate of 0.5 to 1.0 ° C per minute.

상기 어닐링 온도는 상기 결정화 온도보다 100℃ 낮은 온도에서부터 상기 결정화 온도까지의 범위 내이며, 상기 서브 어닐링 온도는 상기 유리 천이 온도보다 20℃ 높은 온도에서부터 상기 유리 천이 온도보다 50℃ 높은 온도까지의 범위 내일 수 있다. Wherein the annealing temperature is within a range from a temperature lower than the crystallization temperature by 100 占 폚 to the crystallization temperature and the sub annealing temperature is within a range from a temperature 20 占 폚 higher than the glass transition temperature to a temperature 50 占 폚 higher than the glass transition temperature .

본 발명의 실시 예에 따른 파이프 및 이의 제조 방법에 의하면, 강 생산 공정에서 발생하는 슬래그 및 화력 발전소의 산업 부산물을 이용하여 내마모성 및 내식성이 우수한 파이프을 제조한다. 이러한 조성물로 제작된 파이프은 종래의 바잘트 파이프의 조성과 유사한 휘석 계통의 결정상(즉, 아우가이트(augite) 와 엔스타타이트(enstatite))을 갖는다. 이에, 각종 슬래그 및 산업 부산물을 원료로하는 조성물을 이용하여 제작된 파이프은 바잘트 파이프을 대체할 수 있기 때문에 종래에 바잘트 파이프을 제작하기 위해 사용되는 원료의 소모를 방지할 수 있다. 즉, 종래에 바잘트 파이프을 제작하기 위해 사용되는 현무암을 대체함으로써, 천연광석인 현무암을 보호할 수 있으며, 수입되는 고강도 파이프의 원자재 부담도 감소시킬 수 있다.According to the pipe and the method for manufacturing the pipe according to the embodiment of the present invention, the pipe having excellent wear resistance and corrosion resistance is manufactured by using the slag generated in the steel production process and industrial by-products of the thermal power plant. Pipes made from such compositions have a pyroxene-based crystalline phase (i.e., augite and enstatite) similar to the composition of a conventional bazaar pipe. Accordingly, since pipes manufactured using various slags and industrial by-products as raw materials can replace the bar-alt pipe, it is possible to prevent consumption of raw materials used for manufacturing the bar-alt pipe in the related art. That is, it is possible to protect the basalt which is a natural ore by replacing the basalt which is conventionally used for manufacturing the bar-alt pipe, and it is also possible to reduce the raw material burden of the imported high-strength pipe.

또한, 각종 슬래그 및 산업 부산물을 종래와 같이 매립 용도, 시멘트 원료 등으로 사용되는 것 이외에 각종 배관 라인에 사용되는 파이프로 확대 적용될 수 있다. 따라서, 년간 100만톤 이상 매립되는 각종 슬래그와 산업 부산물을 활용하여 부가가치가 높은 고 수익성의 신규 용도 창출이 가능하다.In addition, various slags and industrial by-products can be expanded to pipes used in various piping lines in addition to being used for landfill purposes, cement raw materials, and the like. Therefore, it is possible to create new products with high profitability with high added value by utilizing various kinds of slag and industrial byproducts which are buried more than 1 million tons a year.

그리고, 각종 슬래그 및 산업 부산물을 폐기 또는 매립하기 위한 비용을 절약할 수 있으며, 슬래그의 생산량이 풍부하기 때문에 내마모성 및 내식성이 우수한 파이프을 낮은 가격으로 대량생산이 가능하다. 또한, 유해 물질을 방출하지 않아 인체에 무해하며, 휘발성의 물질이 없어, 친환경적인 장점이 있다.Also, it is possible to save costs for disposal or landfilling of various slag and industrial by-products, and since the production amount of slag is abundant, it is possible to mass-produce pipes with excellent wear resistance and corrosion resistance at low cost. In addition, it does not emit harmful substances and is harmless to the human body.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파이프 제조 방법을 차례대로 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1의 파이프 제조 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 조성비 및 조성물의 처리 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 파이프 조성물의 TG-DTA 패턴을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 열처리 패턴을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예 및 종래의 파이프의 강도 및 마모 특성을 나타낸 표이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 파이프를 나타내는 사진이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart showing a pipe manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a view schematically showing the pipe manufacturing method of Fig. 1. Fig.
3 is a view showing raw material composition ratios and processing conditions of the composition according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing a TG-DTA pattern of a pipe composition according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a heat treatment pattern according to an embodiment of the present invention.
6 is a table showing strength and abrasion characteristics of an embodiment of the present invention and a conventional pipe.
7 is a photograph showing a pipe according to an embodiment of the present invention.

발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
The present invention will now be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown. It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, To be provided. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

본 발명의 실시 예에 따른 파이프은 강의 생산 공정 중 발생하는 슬래그와 산업 부산물이 배합되어 제작되며, 각종 배관 라인에 사용되기 위한 파이프 몸체로 제작된다. 여기서, 조성물은 슬래그 및 산업 부산물을 분말 형태로 만들고, 설정된 성분비로 원료를 배합하여 제조된다. 이는 조성물의 조성비를 제조되는 파이프가 휘석 계통의 결정질의 상 즉, 아우가이트(augite) 또는 엔스타타이트(enstatite) 결정질의 상을 갖도록 설정하기 때문이다.
The pipe according to the embodiment of the present invention is manufactured by mixing slag and industrial byproduct generated during the production process of steel and is made of a pipe body for use in various piping lines. Here, the composition is produced by making slag and industrial by-products into a powder form and blending raw materials at a predetermined composition ratio. This is because the composition ratio of the composition is set so that the pipe to be produced has a crystalline phase of a pyroxene system, that is, an augite or enstatite crystalline phase.

슬래그(Slag ( SlagSlag ))

슬래그는 철광석, 석탄, 석회석 등의 천연자원으로부터 철강 제품을 제조하면서 부산물을 생성된 물질이다. 본 발명의 실시 예에 사용되는 슬래그는 철과 니켈의 합금 제조 공정에서 부생되는 페로니켈 슬래그(Fe-Ni Slag)와 전로의 쇳물을 강철로 정련하는 제강공정에서 부생되는 전로 슬래그이다. Slag is a by-product of producing steel products from natural resources such as iron ore, coal and limestone. The slag used in the embodiment of the present invention is ferroalloy slag (Fe-Ni slag) produced as a by-product in an iron-nickel alloy manufacturing process and a converter slag produced as a by-product in a steelmaking process for refining a molten steel of a converter with steel.

한편, 페로니켈 슬래그 및 전로 슬래그는 주요 성분 이외에 기타 성분 혹은 불순물 등 불가피하게 함유되는 성분으로 플루오르(F), 오산화인(P2O5), 크롬오커(Cr2O3), 산화니켈(NiO), 산화구리(CuO), 산화아연(ZnO), 산화스트론튬(SrO), 산화지르코늄(ZrO2), 오산화니오(Nb2O5), 황(P), 탄소(C) 등을 포함할 수 있다. On the other hand, ferro nickel slag and converter slag is fluorine (F), phosphorus pentoxide (P 2 O 5), chromium ocher (Cr 2 O3), nickel oxide (NiO) as a component that is inevitably contained and other components or impurities in addition to the main component and it may include copper oxide (CuO), zinc oxide (ZnO), strontium (SrO), and zirconium oxide (ZrO 2), pentoxide, niobium (Nb 2 O 5), sulfur (P), carbon (C), etc. .

플라이 애쉬(Fly ash FlyFly ashash ))

플라이 애쉬는 삭탄을 연소하는 화력발전소 등에서 발생하는 석탄재 중 미분탄 연소 보일러의 집진기로 포집되는 입자상의 산업 부산물로서, 주성분은 SiO2, Al2O3, 유리질이며 구형에 가까운 입자형상을 갖는다. 플라이 애쉬는 시멘트에 혼합하여 플라이 애쉬 시멘트로서도 사용될 수 있다.
Fly ash is a particulate industrial by-product that is collected by a dust collector of a pulverized coal combustion boiler among coal ash generated from a coal-fired thermal power plant. The main component is SiO 2 , Al 2 O 3 , vitreous and has a spherical shape. Fly ash can also be mixed with cement and used as fly ash cement.

다음은 표1을 참조하여 각종 슬래그 및 산업 부산물과 바잘트 제품의 주요 화학 조성을 예시적으로 설명한다.The following is an exemplary description of the main chemical composition of various slag and industrial by-products and a bazaar product with reference to Table 1.

구분division SiO2 (wt%)SiO 2 (wt%) Fe2O3 (wt%)Fe 2 O 3 (wt%) Al2O3 (wt%)Al 2 O 3 (wt%) CaO (wt%)CaO (wt%) MgO (wt%)MgO (wt%) 페로니켈
슬래그
Ferronickel
Slag
53.553.5 11.711.7 2.22.2 0.30.3 31.131.1
전로 슬래그Converter slag 8.98.9 29.929.9 1.71.7 46.146.1 9.89.8 플라이 애쉬Fly ash 62.562.5 4.24.2 22.022.0 3.93.9 1.11.1 바잘트 제품Basalt products 46.446.4 12.312.3 11.211.2 11.211.2 11.511.5

표 1에 표현된 바와 같이 페로니켈 슬래그, 전로 슬래그 및 플라이 애쉬의 주요 화학 조성과 바잘트 제품의 화학 조성은 각 성분의 함유량에 차이가 있을 뿐, 각 구성 성분이 유사한 것을 확인할 수 있다. 즉, 각 슬래그 및 플라이 애쉬는 바잘트 제품의 주요 성분인 이산화규소(SiO2), 철 산화물(Fe2O3), 알루미늄 산화물(Al2O3), 칼슘 산화물(CaO) 및 마그네슘 산화물(MgO)의 주요 성분을 포함하며, 상기 원료에 따라 주요 성분의 함유량에 차이가 있다. As shown in Table 1, the main chemical composition of ferronickel slag, converter slag and fly ash, and the chemical composition of the basalt product are similar to each other only in content of each component. In other words, each slag and fly ash is composed of silicon dioxide (SiO 2 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), calcium oxide (CaO) and magnesium oxide ), And the contents of the main components differ depending on the raw materials.

상기 원료들의 조성이 중요한 이유로는 바잘트 제품의 조성과 유사한 휘석 계통의 결정질 상(즉, 아우가이트 또는 엔스타타이트)을 갖는 파이프이 제조되도록 조성물의 조성비를 설정하여 페로니켈 슬래그, 전로 슬래그와 플라이애쉬를 배합하여야 하기 때문이다. 이에, 상기 주요원소의 조성비에 대해서는 하기에서 자세하게 설명하기로 한다.The reason why the composition of the raw materials is important is that the composition ratio of the composition is set so that a pipe having a pyroxene-based crystalline phase (i.e., augite or Enstatite) similar to the composition of the Baasalt product is prepared and the ferronickel slag, . Therefore, the composition ratio of the main elements will be described in detail below.

다음으로 페로니켈 슬래그, 전로 슬래그 및 플라이 애쉬를 배합하여 제조되는 조성물에 관해 설명한다.Next, a composition prepared by blending ferronickel slag, converter slag, and fly ash will be described.

본 발명의 파이프 제조에 사용되는 조성물의 중량비는, 페로니켈 슬래그와 전로 슬래그 및 플라이 애쉬의 비율이 각각 45 내지 55 중량%, 10 내지 20 중량%, 30 내지 40중량%의 비율로 배합하여 조성물을 제조한다.The weight ratio of the composition used in the pipe production of the present invention is such that the ratio of the ferronickel slag, the converter slag and the fly ash are respectively 45 to 55 wt%, 10 to 20 wt% and 30 to 40 wt% .

각 원료가 배합된 조성물의 성분비는 이산화규소(SiO2)가 45 내지 50 중량%, 철 산화물(Fe2O3)이 10 내지 15 중량%, 산화알루미늄(Al2O3)이 7 내지 12 중량%, 칼슘 산화물(CaO)이 5 내지 10 중량%, 마그네슘 산화물(MgO)이 15 내지 20 중량%을 함유한다. 또한, 상기 성분비를 갖는 파이프는 염기도((CaO+MgO)/SiO2)가 0.45 내지 0.55 이하의 범위를 갖는다.
The composition ratio of each raw material composition is 45 to 50 wt% of silicon dioxide (SiO 2 ), 10 to 15 wt% of iron oxide (Fe 2 O 3 ), 7 to 12 wt% of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) , Calcium oxide (CaO) in an amount of 5 to 10% by weight, and magnesium oxide (MgO) in an amount of 15 to 20% by weight. Further, the pipe having the composition ratio has a basicity ((CaO + MgO) / SiO 2 ) of 0.45 to 0.55 or less.

이하에서는 전술한 성분의 함량 범위에 대한 의미를 설명하기로 한다.Hereinafter, the meaning of the content range of the above-mentioned components will be described.

이산화 규소(Silicon dioxide ( SiOSiO 22 ))

이산화 규소(SiO2)는 45 중량% 미만으로 포함되면, 열처리 과정 혹은 열처리 후 최종 제품 파이프에서 크랙이 발생하고, 55 중량%를 초과하여 포함되면, 제품에 유리질이 다량 함유되어 강도가 저하된다. 따라서, 45 내지 55 중량%를 함유하는 것이 좋다. If the silicon dioxide (SiO 2 ) is contained in an amount less than 45% by weight, cracks are generated in the final product pipe after the heat treatment or heat treatment. If the silicon dioxide (SiO 2 ) is contained in an amount exceeding 55% by weight, Therefore, it is preferable to contain 45 to 55% by weight.

철 산화물(Iron oxide ( FeFe 22 OO 33 ))

철 산화물은(Fe2O3)은 핵생성을 위한 접종제로서 기능을 하며, 제품의 강도에 영향을 미친다. 이때, 철 산화물이 10 중량% 미만으로 포함되면 핵생성이 미미하고, 15 중량% 초과하여 포함되면, 제조과정 혹은 제조 후 제품에 크랙이 발생할 수 있다. 이에, 조성물의 전체 조성 중 철 산화물은 10 내지 15 중량%를 함유하는 것이 좋다. Iron oxide (Fe2O3) functions as an inoculum for nucleation and affects the strength of the product. If iron oxide is contained in an amount of less than 10% by weight, nucleation is insignificant, and if it is contained in an amount exceeding 15% by weight, cracks may occur in a manufacturing process or a product after manufacture. Therefore, the iron oxide in the whole composition of the composition preferably contains 10 to 15% by weight.

산화알루미늄(Aluminum oxide ( AlAl 22 OO 33 ))

산화알루미늄(Al2O3)은 조성물의 용융점을 낮추는 기능과 조성물이 용융 상태일 때 점도에 영향을 미친다. 이때, 산화알루미늄이 7 중량% 미만으로 포함되면 조성물의 용융점을 감소시키는 것이 어려워 조성물 용융이 용이하지 않고, 12 중량% 초과하여 포함되면 조성물의 점도가 상승하여 제품에 변형이 야기되는 문제점이 발생한다. 따라서, 조성물의 전체 조성 중 산화알루미늄은 7 내지 12 중량%을 함유하는 것이 좋다.Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) affects the function of lowering the melting point of the composition and the viscosity when the composition is in a molten state. If aluminum oxide is contained in an amount of less than 7% by weight, it is difficult to reduce the melting point of the composition, so that the composition is not easily melted. If the aluminum oxide is contained in an amount of more than 12% by weight, the viscosity of the composition increases, . Therefore, it is preferable that aluminum oxide in the entire composition of the composition contains 7 to 12% by weight.

칼슘 산화물(Calcium oxide ( CaOCaO ), 마그네슘 산화물(), Magnesium oxide ( MgOMgO ))

칼슘 산화물(CaO)과 마그네슘 산화물(MgO)은 조성물의 염기도를 제어한다. 염기도 (CaO+MgO)/SiO2가 0.45 내지 0.55 범위인 것이 바람직하다. 이때, 염기도가 0.45 미만의 값을 가지면, 제조 공정 혹은 제조 후 제품에서 크랙이 발생하거나 파괴되고, 0.55을 초과하는 염기도 값을 가지면 제품에 변형을 초래한다. 이에, 조성물의 전체 조성 중 칼슘 산화물은 5 내지 10 중량%, 마그네슘 산화물은 15 내지 20 중량%를 함유하는 것이 좋다. Calcium oxide (CaO) and magnesium oxide (MgO) control the basicity of the composition. It is preferable that the basicity (CaO + MgO) / SiO 2 is in the range of 0.45 to 0.55. When the basicity is less than 0.45, cracks are generated or broken in the manufacturing process or after the production, and if the basicity value exceeds 0.55, the product is deformed. Accordingly, it is preferable that the composition contains 5 to 10% by weight of calcium oxide and 15 to 20% by weight of magnesium oxide.

조성물은 강 생산 공정에서 부생되는 상기 슬래그 및 화력발전소에서 발생된 산업 부산물을 분말 형태로 만들어 설정된 중량비 및 조성비가 되도록 배합하여 제조하고, 최종적으로 제작되는 파이프은 현무암 조성과 유사한 휘석 계통의 결정질 상 즉, 아우가이트 결정질 및 엔스타타이드 결정질 상을 나타낸다.
The slag and the industrial by-products generated from the thermal power plant are mixed in a powder form so that the slag and the by-product generated in the steel production process have a predetermined weight ratio and composition ratio. The final pipe is a pyroxene- Augite crystalline and enstatite crystalline phases.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파이프 제조 방법을 차례대로 나타내는 순서도이다. 도 2는 도 1의 파이프 제조 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 조성비 및 조성물의 처리 상태를 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 파이프 조성물의 TG-DTA 패턴을 도시한 그래프이다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 열처리 패턴을 도시한 그래프이다. 도 6은 본 발명의 실시 예 및 종래의 파이프의 강도 및 마모 특성을 나타낸 표이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 파이프를 나타내는 사진이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart showing a pipe manufacturing method according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 is a view schematically showing the pipe manufacturing method of Fig. 1. Fig. 3 is a view showing raw material composition ratios and processing conditions of the composition according to an embodiment of the present invention. 4 is a graph showing a TG-DTA pattern of a pipe composition according to an embodiment of the present invention. 5 is a graph showing a heat treatment pattern according to an embodiment of the present invention. 6 is a table showing strength and abrasion characteristics of an embodiment of the present invention and a conventional pipe. 7 is a photograph showing a pipe according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 파이프 제조 방법은 강의 생산 공정 중 발생하는 슬래그 및 산업 부산물을 마련하는 과정, 슬래그와 부산물을 측량하고 조성비를 제어하는 과정, 슬래그와 부산물을 배합하는 과정, 조성물을 용융하는 과정, 용융물을 보온하는 과정, 용융물을 파이프 형상으로 원심 주조하는 과정 및 성형물을 열처리하는 과정을 포함한다.Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a pipe according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing slag and industrial byproducts generated during a steel manufacturing process, measuring slag and byproducts, controlling a composition ratio, A process of melting the composition, a process of keeping the melt warm, a process of centrifugally casting the melt into a pipe shape, and a process of heat treating the molded product.

먼저, 강의 생산 공정 중 발생된 페로니켈 슬래그와 전로 슬래그 그리고 화력 발전소에서 발생하는 플라이 애쉬는 100℃ 이상에서 수분을 건조하여 원료를 마련한다. 이때, 페로니켈 슬래그, 전로 슬래그 및 플라이 애쉬는 용융이 용이하도록 분말 형태로 마련한다(S100). 예컨대 페로니켈 슬래그 및 전로 슬래그는 소정 입도(예: 5㎜ 이내)까지 분쇄하여 각각 분말 형태를 가지도록 마련할 수 있다. 이때, 일반적으로 플라이 애쉬는 분말 형태이기 때문에 특별한 분쇄나 분리 과정은 요구되지 않을 수 있다. First, the ferronickel slag, converter slag, and fly ash generated from the thermal power plant generated during the steel manufacturing process are dried to prepare the raw material at a temperature of 100 ° C or higher. At this time, the ferronickel slag, converter slag, and fly ash are prepared in powder form to facilitate melting (S100). For example, the ferronickel slag and the converter slag may be pulverized to a predetermined particle size (for example, 5 mm or less) to have a powder form. At this time, since the fly ash is generally in the form of powder, a special pulverization or separation process may not be required.

다음, 분말 형태로 마련된 원료를 측정하고 조성비를 제어한다(S200). 예컨대, 전체 조성물의 중량비 중 페로니켈 슬래그의 분말이 45 내지 55 중량%, 전로 슬래그 분말이 10 내지 20 중량%, 플라이 애쉬 분말이 30 내지 40 중량%을 갖도록 준비하며, 동시에 5가지의 주요성분이 전술한 조성비를 갖도록 원료를 제어한다. 이때, 조성비를 제어하는 데 있어 조성물은 염기도((CaO+MgO)/SiO2)가 바잘트 제품과 유사하도록 0.45 내지 0.55의 범위를 갖도록 제어된다. 즉, 염기도의 범위는 이전에 서술한 바와 같이 제조 공정 혹은 제조 후 파이프에서 발생할 수 있는 문제점을 억제하거나 방지할 수 있다. Next, raw materials prepared in powder form are measured and the composition ratio is controlled (S200). For example, in the weight ratio of the entire composition, 45 to 55 wt% of the powder of ferronickel slag, 10 to 20 wt% of the converter slag powder and 30 to 40 wt% of the flyash powder are prepared, The raw material is controlled so as to have the composition ratio described above. At this time, in controlling the composition ratio, the composition is controlled to have a range of 0.45 to 0.55 so that the basicity ((CaO + MgO) / SiO 2 ) is similar to the Baasalt product. That is, the range of basicity can inhibit or prevent problems that may occur in the manufacturing process or in the pipe after manufacture as described previously.

조성비를 제어하여 염기도를 제어한 후, 제어가 완료된 상기 원료를 배합한다(S300). 예컨대 분말 형태로 각각 마련된 페로니컬 슬래그, 전로 슬래그와 플라이 애쉬를 함께 혼련기 내부로 투입하여 위에서 설명된 기본적인 배합비율로 배합할 수 있다. After the basicity is controlled by controlling the composition ratio, the controlled material is mixed (S300). For example, ferronick slag, converter slag, and fly ash, which are respectively provided in powder form, may be put into the kneader and blended at the basic blending ratio described above.

배합된 조성물이 마련되면, 조성물은 용융로에 장입되고, 조성물의 완전 용융 온도까지 용융로를 승온하여 조성물을 완전 용융시킨다(S400). 이때, 조성물은 1200℃ 이상의 온도로 가열된 용융로(100)에 장입하고, 완전 용융을 위해 용융로(100)를 1400℃ 이상으로 승온하여 완전 용융시켜 균질화한다. 여기서, 완전 용융 온도를 결정하기 위해 조성물의 구성을 이루는 원료의 용융점을 기반으로 유출할 수 있다. 예컨대, 페로니켈 슬래그의 용융점은 1410℃, 전로 슬래그의 용융점은 1380℃, 플라이 애쉬의 용융점은 1385℃이다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 배랍물의 완전 용융 온도로 1400℃ 이상의 온도가 사용되었다. When the compounded composition is prepared, the composition is charged into the melting furnace, and the melting furnace is heated to the complete melting temperature of the composition to completely melt the composition (S400). At this time, the composition is charged into the melting furnace 100 heated to a temperature of 1200 ° C or higher, and the melting furnace 100 is heated to 1400 ° C or higher for complete melting, and is completely melted and homogenized. Here, it is possible to flow out based on the melting point of the raw material constituting the composition in order to determine the complete melting temperature. For example, the melting point of ferronickel slag is 1410 ° C, the melting point of the converter slag is 1380 ° C, and the melting point of fly ash is 1385 ° C. Therefore, in the embodiment of the present invention, a temperature of 1400 캜 or more is used as the complete melting temperature of the bobbin.

조성물이 완전 용융되면, 용융물을 출탕하기 전 보온하는 과정이 수행된다(S500). 이때, 보온 온도의 범위는 1200 내지 1250℃ 범위에서 유지된 보온로(200)에 상기 용융물을 수용하여 보온하는 것이 좋다. 이와 같은 보온 온도 범위는 용융물 내 철 산화물(Fe2O3)이 핵생성 사이트로 작용할 수 있는 최적의 조건이고, 파이프 내부 및 표면까지 결정화시키는데 용이하기 때문에 보온의 온도는 상기 범위가 좋다. When the composition is completely melted, a process of warming the melt before tapping is performed (S500). At this time, it is preferable to store the melted material in the warming furnace 200 maintained at a temperature within the range of 1200 to 1250 ° C. Such a range of the keeping temperature is an optimal condition in which iron oxide (Fe 2 O 3 ) in the melt can act as a nucleation site, and it is easy to crystallize the inside and the surface of the pipe.

다음으로, 용융물을 제조하고자 하는 형상의 주조기 내로 유입시켜 파이프를 원심 주조한다(S600). 이때, 용융물은 보온로(200)에서 직접 출탕되거나, 보온로(200)와 몰드(400) 중간에 간이 래들(300)을 이용하여 원심 주조기(400)로 유입될 수 있다. Next, the molten material is introduced into a casting machine having a shape to be manufactured, and the pipe is centrifugally cast (S600). At this time, the molten material may be introduced directly into the centrifugal casting machine 400 using the ladle 300 between the warming furnace 200 and the mold 400.

이때, 원심 주조 방법은 진원주조법, 반원심주조법 및 센트리퓨징 등과 같은 주조 방법 중 어느 하나를 사용하여 유입된 용융물을 압출하여 파이프 형상으로 제작할 수 있다. 이때, 원심 주조의 회전 속도는 파이프의 두께에 따라 열변형이 일어나지 않도록 600 내지 700 rpm의 범위를 가질 수 있다. At this time, the centrifugal casting method can be formed into a pipe shape by extruding the molten material by using any one of the casting methods such as an end casting method, a semi-centrifugal casting method, and a centri fusing method. At this time, the rotation speed of the centrifugal casting may be in the range of 600 to 700 rpm so that thermal deformation does not occur depending on the thickness of the pipe.

한편, 원심 주조기(400)의 몰드(mold)는 파이프를 주조하기 위한 튜브 형상의 몰드이며, 내부는 내화물로 이루어지고 외부는 주철과 같은 금속 재질로 마련될 수 있다. On the other hand, the mold of the centrifugal casting machine 400 is a tube-shaped mold for casting a pipe, and the inside thereof may be made of a refractory material and the outside may be made of a metal material such as cast iron.

또한, 파이프를 주조하는 과정에서 용융물을 주조기 몰드에 주입하기 전에 몰드 및 주입구를 예열하여 마련하는 단계가 포함될 수 있다. 이는, 몰드 및 주입구로 유입되는 용융물의 온도와 몰드 및 주입구의 표면 온도 차이에 의해 파이프의 표면에 유리질이 형성되어 파이프의 강도 및 내마모도를 감소시킬 수 있기 때문이다. 이때, 몰드 및 주입구의 예열온도는 300 내지 400℃로 예열하는 것이 좋다. In addition, a step of preheating the mold and the injection port may be included before the melt is injected into the casting mold in the process of casting the pipe. This is because the glass surface is formed on the surface of the pipe by the temperature of the molten material flowing into the mold and the injection port and the surface temperature difference between the mold and the injection port, so that the strength and wear resistance of the pipe can be reduced. At this time, the preheating temperature of the mold and the injection port is preferably 300 to 400 占 폚.

그리고 파이프를 주조하는 과정에 유입되는 완전 용융된 조성물의 온도와 몰드 자체의 온도 차이로 인한 파이프의 크랙 및 내외부 표면의 흘러내림을 억제 또는 방지하기 위해 튜브형상의 몰드 내부를 냉각하는 단계가 포함될 수 있다. 이때, 몰드를 냉각하는 방법은 다양한 방법이 사용될 수 있고, 예컨대, 다공의 분사노즐을 구비하여 물 또는 가스를 분사하여 몰드의 내부 표면을 균일하게 냉각할 수 있다. And cooling the inside of the tubular mold to suppress or prevent cracking of the pipe and flow of the inner and outer surfaces due to the temperature difference between the completely molten composition flowing into the process of casting the pipe and the temperature of the mold itself . At this time, various methods can be used for cooling the mold. For example, the inner surface of the mold can be uniformly cooled by spraying water or gas with a porous injection nozzle.

또한, 파이프를 주조하는 과정 중에, 성형물이 원하는 형상에 도달하면 원심 주조 몰드로부터 성형물을 900 내지 1100℃ 범위에서 분리하여 파이프의 크랙 및 흘러내림을 방지하는 단계가 포함될 수 있다. Also, during the process of casting the pipe, when the molded product reaches the desired shape, it may be separated from the centrifugal casting mold in the range of 900 to 1100 占 폚 to prevent cracking and spilling of the pipe.

전술한 과정 이후에, 성형물은 열처리로에서 열처리 과정이 진행된다(S700). 여기서 열처리 과정은 성형물의 결정화 온도 이하의 온도에서 유지하는 어닐링 단계를 포함할 수 있다. 또한, 어닐링 단계 전에 성형물을 유리 천이 온도 이상의 온도에서 유지하는 서브 어닐링 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 어닐링 또는 서브 어닐링의 유지시간은 성형물의 두께에 비례하며, 열처리 후 성형물은 분당 0.5 내지 1.0℃의 속도로 냉각된다. After the above-described process, a heat treatment process is performed in the heat treatment furnace of the molded product (S700). Wherein the heat treatment process may include an annealing step that is maintained at a temperature below the crystallization temperature of the molding. It may also include a sub-annealing step to maintain the mold at a temperature above the glass transition temperature prior to the annealing step. Here, the holding time of the annealing or sub-annealing is proportional to the thickness of the molding, and after the heat treatment, the molding is cooled at a rate of 0.5 to 1.0 DEG C per minute.

어닐링 온도는 결정화 온도보다 100℃ 낮은 온도에서 결정화 온도까지의 범위 내이며, 서브 어닐링 온도는 유리 천이 온도에서부터 유리 천이 온도보다 20 내지 50℃ 높은 온도까지의 범위 내이다. 이때, 결정화 온도 이상에서 어닐링을 진행할 경우, 결정의 과성장에 의해 제품의 강도가 취약해지는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 유리 천이 온도 이하에서 어닐링을 할 경우, 조직에 유리질이 다량 형성될 가능성이 증가하여 제품의 강도가 취약해질 수 있다. The annealing temperature is in the range from the temperature lower than the crystallization temperature by 100 占 폚 to the crystallization temperature, and the sub-annealing temperature is within the range from the glass transition temperature to the glass transition temperature by 20 to 50 占 폚 higher than the glass transition temperature. At this time, when the annealing is carried out at a crystallization temperature or higher, the strength of the product may become weak due to overgrowth of crystals. In addition, when annealing is performed at a temperature lower than the glass transition temperature, the possibility that a large amount of glassy material is formed in the structure increases, and the strength of the product may become weak.

이처럼, 어닐링 단계의 열처리 방법으로 Fusion-CAST 방법이 사용될 수 있고, 서브 어닐링 단계와 어닐링 단계의 열처리 방법으로 Glass ceramics 방법이 사용될 수 있다. As such, the Fusion-CAST method can be used as the annealing step annealing method, and the glass ceramics method can be used as the annealing step and the annealing step annealing method.

한편, 파이프 제조 조성물로 열분석을 도 4와 같이 실험하였다. 열분석법으로 TG(thermorgravimetre)와 DTA(differential thermeral analylsis)을 진행하였다. 즉, 조성물의 온도를 측정하면서 온도의 시간적인 변화를 관찰하며 도 4에 도시된 바와 같은 유리 천이 온도와 결정화 온도를 관찰할 수 있다.On the other hand, the thermal analysis of the pipe making composition was performed as shown in FIG. Thermogravimetry (TG) and differential thermal analytical (DTA) were performed by thermal analysis. That is, the glass transition temperature and the crystallization temperature as shown in FIG. 4 can be observed by observing the change of the temperature with time while measuring the temperature of the composition.

도 4를 참조하면, 예시적으로 조성물의 유리 천이 온도는 730℃ 부근이며, 결정화 온도는 930℃ 부근이다. 유리 천이 온도(유리 전이 온도)는 비정질의 고체가 유리와 같은 무른 상태에서 점성이 있는 상태로 변화하는 온도 영역의 중심을 의미하며, 결정화 온도(Tc)는 결정이 생성되는 속도가 최대가 되는 피크의 극점에서의 온도를 의미한다. Referring to Figure 4, by way of example, the glass transition temperature of the composition is about 730 ° C and the crystallization temperature is about 930 ° C. The glass transition temperature (glass transition temperature) means the center of a temperature region where an amorphous solid changes from a loose state such as glass to a viscous state, and a crystallization temperature Tc is a peak at which the rate at which crystal is generated becomes maximum Quot; means the temperature at the pole of.

열처리 과정은 도 5 및 도 6을 참조하여 자세히 설명한다. 도 5를 참조하면, Glass ceramics 방법과 Fusion-CAST방법의 각각의 그래프가 도시되어있다.The heat treatment process will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. Referring to Figure 5, graphs of the Glass ceramics method and the Fusion-CAST method are shown, respectively.

Fusion-CAST 방법은 완전 용융된 용융물과 각종 형상의 몰드는 함께 열처리로에서 결정화 온도 이하의 온도로 1 내지 6시간 동안 유지한 후, 1분당 0.5 내지 1℃ 이하로 200℃까지 냉각되는 열처리 과정으로 진행된다. 일례로, 열처리로에서 830℃ 온도로 1 내지 6시간 유지한 후, 1분당 0.5 내지 1℃ 이하로 200℃까지 냉각되는 열처리 과정으로 진행할 수 있다. 이는 서브 어닐링 온도는 없고, 어닐링 온도만으로 열처리 과정이 진행된다.In the Fusion-CAST method, a completely molten melt and molds of various shapes are held in a heat treatment furnace at a temperature lower than the crystallization temperature for 1 to 6 hours, and then heat-treated at a temperature of 0.5 to 1 DEG C per minute to 200 DEG C It proceeds. For example, the heat treatment may be performed in a heat treatment furnace at a temperature of 830 ° C for 1 to 6 hours and then cooled to 200 ° C at a temperature of 0.5 to 1 ° C or less per minute. This means that there is no sub-annealing temperature and the annealing process proceeds only with the annealing temperature.

Glass ceramics 방법은 완전 용융된 용융물과 각종 형상의 몰드는 함께 열처리로에서 유리 천이 온도 이상에서 1시간을 유지한 후 다시 결정화 온도 이하의 온도로 승온하여 1내지 6시간 유지 후, 1분당 0.5 내지 1℃ 이하로 200℃까지 냉각되는 열처리 과정으로 진행된다. 일례로, 750 내지 780℃에서 1시간을 유지한 후, 다시 830℃의 온도로 승온하여 1내지 6시간 유지 후, 1분당 0.5 내지 1℃ 이하로 200℃까지 냉각되는 열처리 과정으로 진행할 수 있다. 즉, 서브 어닐링 온도와 어닐링 온도로 열처리 과정이 진행된다.In the glass ceramics method, the completely melted melts and the molds of various shapes are kept at the glass transition temperature for 1 hour, then heated to the temperature below the crystallization temperature, held for 1 to 6 hours, Lt; RTI ID = 0.0 > 200 C. < / RTI > For example, the temperature may be maintained at 750 to 780 占 폚 for 1 hour, then raised to 830 占 폚, held for 1 to 6 hours, and then cooled to 0.5 to 1 占 폚 per minute to 200 占 폚. That is, the annealing process proceeds at a sub-annealing temperature and an annealing temperature.

또한, 결정화 온도 부근 온도에서 유지되는 시간은 제작되는 파이프의 두께에 따라 비례한다. 예컨대 20㎜의 두께의 경우 약 3시간으로 유지 시간을 결정할 수 있다.Further, the time at which the temperature is maintained at a temperature near the crystallization temperature is proportional to the thickness of the pipe to be manufactured. For example, if the thickness is 20 mm, the holding time can be determined to be about 3 hours.

전술한 바와 같이 열처리가 완료되면, 파이프은 100℃ 이하의 온도에서 열처리로(500)로부터 꺼낸다. 이는 급격한 온도변화에 의해 파이프의 물성이 변화하는 것을 억제하거나 방지하기 위해서 상기 온도 이하에서 꺼내는 것이 좋다. 이후, 파이프은 다이아몬드 연마기로 표면가공 할 수 있다. 도 6을 참조하면, 최종 생산된 파이프의 압축강도 및 마모율과 기존의 바잘트 파이프를 비교한 표를 볼 수 있다. 이때, 압축강도는 재료가 파괴되지 않고 견딜 수 있는 최대의 압축 응력을 의미한다. When the heat treatment is completed as described above, the pipe is taken out from the heat treatment furnace 500 at a temperature of 100 DEG C or lower. It is preferable that the temperature is lower than the above temperature in order to suppress or prevent the change of the physical properties of the pipe due to the rapid temperature change. The pipe can then be surface-polished with a diamond grinder. Referring to FIG. 6, a table comparing the compression strength and the wear rate of the finally produced pipe with the existing barbed pipe can be seen. At this time, the compressive strength means the maximum compressive stress that the material can withstand without being broken.

일반적으로, 바잘트 파이프는 300MPa의 압축강도를 갖고, 마모율은 1.0%에 근사한 값을 나타낸다. 한편, 본 발명의 실시 예에 따른 파이프의 압축강도는 320 내지 400 MPa의 압축강도를 보여주고, 마모율은 0.3 내지 0.8%의 값을 나타낸다. In general, the bar-sheath pipe has a compressive strength of 300 MPa, and the wear rate shows a value close to 1.0%. Meanwhile, the compressive strength of the pipe according to the embodiment of the present invention shows a compressive strength of 320 to 400 MPa and a wear rate of 0.3 to 0.8%.

이처럼, 슬래그와 플라이 애쉬를 사용하여 제작한 도 7의 파이프는 기존의 바잘트 파이프와 유사하거나 높은 압축강도를 나타내고 마모율 또한 바잘트 파이프보다 낮기 때문에 내마모성이 우수한 파이프임을 알 수 있다.
Thus, it can be seen that the pipe shown in FIG. 7 produced by using slag and fly ash exhibits a compressive strength similar to or higher than that of the existing barbed pipe, and the abrasion rate is lower than that of the barbed pipe.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 파이프 및 파이프 제조 방법은, 강 생산 공정 중 발생하는 슬래그와 산업 부산물인 플라이 애쉬를 이용하여 종래의 바잘트 파이프의 조성과 유사한 휘석 계통의 결정상을 가질 수 있어 바잘트 파이프를 대체할 수 있다.As described above, in the method of manufacturing pipes and pipes according to the embodiment of the present invention, slag generated during the steel production process and fly ash, which is an industrial by-product, are used to have a crystal phase of a pyroxene system similar to that of a conventional bar- Can be replaced with a bar-taff pipe.

때문에 종래에 바잘트 파이프의 제작에 사용되는 천연광석인 현무암의 사용을 방지하여 현무암을 보호할 수 있고, 수입되는 고강도 파이프의 원자재 부담도 감소시킬 수 있다. Therefore, it is possible to protect the basalt by preventing the use of the basalt, which is a natural ore used in the production of the basalt pipe, and to reduce the burden on the raw materials of the imported high strength pipe.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술 되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto but is limited by the following claims. Accordingly, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit of the following claims.

P : 파이프 100 : 용융로
200 : 보온로 300 : 레이들
400 : 원심 주조기 500 : 열처리로
P: pipe 100: melting furnace
200: thermal insulation furnace 300: ladle
400: Centrifugal casting machine 500: Heat treatment furnace

Claims (19)

파이프로서,
파이프 몸체는 강의 생산 공정 중 발생하는 슬래그와 산업 부산물이 배합되어 제조되며,
상기 파이프 몸체는 45 내지 50 중량%의 이산화규소(SiO2), 10 내지 15 중량%의 철 산화물(Fe2O3), 7 내지 12 중량%의 산화알루미늄(Al2O3), 5 내지 10 중량%의 칼슘 산화물(CaO) 및 15 내지 20 중량%의 마그네슘 산화물(MgO)의 주요 성분 및 기타 불가피하게 섞인 불순물을 함유하는 파이프.
As a pipe,
The pipe body is manufactured by mixing slag and industrial by-products generated during the steel production process,
Wherein the pipe body comprises 45 to 50 wt% silicon dioxide (SiO 2 ), 10 to 15 wt% iron oxide (Fe 2 O 3 ), 7 to 12 wt% aluminum oxide (Al 2 O 3 ) Pipes containing calcium oxide (CaO) in weight percent and major components of 15 to 20 weight percent magnesium oxide (MgO) and other inevitably mixed impurities.
청구항 1 에 있어서,
상기 슬래그는 페로니켈 슬래그 및 전로 슬래그를 포함하고, 상기 산업 부산물은 플라이 애쉬를 포함하는 파이프.
The method according to claim 1,
Wherein the slag comprises a ferronickel slag and a converter slag, and the industrial by-product comprises fly ash.
청구항 2 에 있어서,
상기 페로니켈 슬래그와 상기 전로 슬래그 및 상기 플라이 애쉬의 비율은 중량%로,
각각 45 내지 55 중량%, 10 내지 20 중량%, 30 내지 40중량%의 비율로 배합되는 파이프.
The method of claim 2,
The ratio of the ferronickel slag to the converter slag and the fly ash is, by weight,
45 to 55% by weight, 10 to 20% by weight and 30 to 40% by weight, respectively.
청구항 1 내지 청구항 3 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
상기 파이프 몸체는 염기도((CaO+MgO)/SiO2)가 0.45 내지 0.55 이하의 범위를 갖는 파이프.
The method according to at least one of claims 1 to 3,
Wherein the pipe body has a basicity ((CaO + MgO) / SiO 2 ) of 0.45 to 0.55 or less.
청구항 4 에 있어서,
상기 파이프 몸체는 휘석 계통의 결정질 상을 포함하는 파이프.
The method of claim 4,
Wherein the pipe body comprises a crystalline phase of a pyroxene system.
청구항 5 에 있어서,
상기 파이프 몸체는 아우가이트(augite) 또는 엔스타타이트(enstatite) 결정질 상을 포함하는 파이프.
The method of claim 5,
Wherein the pipe body comprises an augite or enstatite crystalline phase.
파이프 제조 방법으로서,
강의 생산 공정 중 발생하는 슬래그 및 산업 부산물을 마련하는 과정;,
상기 슬래그와 상기 부산물을 측량하고 조성비를 제어하는 과정;
상기 슬래그와 상기 부산물을 배합하는 과정;
조성물을 용융하는 과정;
용융물을 보온하는 과정;
용융물을 파이프 형상으로 원심 주조하는 과정; 및
성형물을 열처리하는 과정;을 포함하는 파이프 제조 방법.
A pipe manufacturing method,
The process of preparing slag and industrial byproducts generated during the steel production process;
Measuring the slag and the byproducts and controlling the composition ratio;
Mixing the slag and the by-product;
Melting the composition;
The process of keeping the melt warm;
A process of centrifugally casting the melt into a pipe shape; And
And heat treating the molded product.
청구항 7 에 있어서,
상기 슬래그는 페로니켈 슬래그 및 전로 슬래그를 포함하고, 상기 부산물은 플라이 애쉬를 포함하며,
상기 조성물은 상기 페로니켈 슬래그, 상기 전로 슬래그 및 상기 플라이 애쉬를 배합하여 사용하는 파이프 제조 방법.
The method of claim 7,
Wherein the slag comprises a ferronickel slag and a converter slag, the by-product comprising fly ash,
Wherein the composition is used in combination with the ferronickel slag, the converter slag, and the fly ash.
청구항 7 에 있어서,
상기 조성비를 제어하는 과정은 45 내지 50 중량%의 이산화규소(SiO2), 10 내지 15 중량%의 철 산화물(Fe2O3), 7 내지 12 중량%의 산화알루미늄(Al2O3), 5 내지 10 중량%의 칼슘 산화물(CaO) 및 15 내지 20 중량%의 마그네슘 산화물(MgO)을 함유하도록 제어하는 파이프 제조 방법.
The method of claim 7,
The process of controlling the composition ratio may include controlling the composition ratio of silicon dioxide (SiO 2 ) of 45 to 50 wt%, iron oxide (Fe 2 O 3 ) of 10 to 15 wt%, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) of 7 to 12 wt% (CaO) and 15 to 20% by weight of magnesium oxide (MgO).
청구항 9 에 있어서,
상기 조성물의 염기도((CaO+MgO)/SiO2)는 0.45 내지 0.55 이하의 범위로 유지되는 파이프 제조 방법.
The method of claim 9,
Wherein the basicity ((CaO + MgO) / SiO 2 ) of the composition is maintained in the range of 0.45 to 0.55 or less.
청구항 7 에 있어서,
상기 용융물을 보온하는 과정은 1200 내지 1250℃의 범위에서 수행되는 파이프 제조 방법.
The method of claim 7,
Wherein the step of inserting the melt is performed in the range of 1200 to 1250 占 폚.
청구항 7 에 있어서,
상기 원심 주조 과정은 상기 용융물을 몰드에 주입하는 과정을 포함하고, 상기 용융물을 주입하기 전 상기 몰드를 예열하는 파이프 제조 방법.
The method of claim 7,
Wherein the centrifugal casting process comprises injecting the melt into a mold, and preheating the mold prior to injecting the melt.
청구항 12 에 있어서,
상기 몰드의 예열온도 범위는 300 내지 400℃인 파이프 제조 방법.
The method of claim 12,
Wherein the preheating temperature range of the mold is 300-400 占 폚.
청구항 7 에 있어서,
상기 원심 주조 과정은 주조 진행 중에 상기 몰드 내부를 냉각하는 단계를 포함하는 파이프 제조 방법.
The method of claim 7,
Wherein the centrifugal casting process includes cooling the inside of the mold during the casting process.
청구항 7, 청구항 12 및 청구항 14 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
상기 원심 주조 과정은 상기 성형물을 900 내지 1100℃ 범위의 온도에서 원심주조기로부터 취출하는 단계를 포함하는 파이프 제조 방법.
The method according to at least one of claims 7, 12 and 14,
Wherein the centrifugal casting process includes the step of withdrawing the shaped material from the centrifugal casting machine at a temperature in the range of 900 to 1100 占 폚.
청구항 7 에 있어서,
성형물을 열처리하는 과정은 상기 성형물을 결정화 온도 이하에서 유지하는 어닐링 단계를 포함하는 파이프 제조 방법.
The method of claim 7,
Wherein the step of heat-treating the molded product comprises an annealing step of keeping the molded product at a temperature lower than the crystallization temperature.
청구항 16 에 있어서,
상기 열처리 과정은 어닐링 단계 전에 상기 성형물을 유리 천이 온도 이상의 온도에서 유지하는 서브 어닐링 단계를 포함하는 파이프 제조 방법.
18. The method of claim 16,
Wherein the annealing step comprises a sub-annealing step for maintaining the shaped article at a temperature above the glass transition temperature before the annealing step.
청구항 16 또는 청구항 17 에 있어서,
상기 열처리 과정 이후에 상기 성형물을 냉각하는 과정을 수행하고,
상기 성형물은 분당 0.5 내지 1.0℃의 속도로 냉각하는 파이프 제조 방법.
The method according to claim 16 or 17,
A step of cooling the formed product after the heat treatment,
Wherein the molding is cooled at a rate of 0.5 to 1.0 DEG C per minute.
청구항 17 에 있어서,
상기 어닐링 온도는 상기 결정화 온도보다 100℃ 낮은 온도에서부터 상기 결정화 온도까지의 범위 내이며,
상기 서브 어닐링 온도는 상기 유리 천이 온도보다 20℃ 높은 온도에서부터 상기 유리 천이 온도보다 50℃ 높은 온도까지의 범위 내인 파이프 제조 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the annealing temperature is within a range from a temperature lower than the crystallization temperature by 100 占 폚 to the crystallization temperature,
Wherein the sub-annealing temperature is within a range from a temperature 20 占 폚 higher than the glass transition temperature to a temperature 50 占 폚 higher than the glass transition temperature.
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