KR20230085451A - 슬래그의 분화를 억제할 수 있는 스테인리스강 정련방법 및 그 슬래그 자원의 이용방법 - Google Patents
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Abstract
슬래그의 분화를 억제할 수 있는 스테인리스강 정련방법 및 그 슬래그 자원의 이용방법이 제공된다.
본 발명은, 전로 또는 정련로에 스테인리스강 용선을 공급하여 스테인리스강을 정련하는 방법에 있어서, 상기 전로 또는 정련로에 콜레마나이트(Ca2B6O115H2O)를 스테인리스강 용선 100톤/Ch당 50~400kg 범위로 투입한 후, 상기 스테인리스강 용선을 전로 또는 정련로에 공급하여 정련함으로써 형성되는 정련슬래그의 분화를 억제할 수 있는 스테인리스강 정련방법에 관한 것이다.
본 발명은, 전로 또는 정련로에 스테인리스강 용선을 공급하여 스테인리스강을 정련하는 방법에 있어서, 상기 전로 또는 정련로에 콜레마나이트(Ca2B6O115H2O)를 스테인리스강 용선 100톤/Ch당 50~400kg 범위로 투입한 후, 상기 스테인리스강 용선을 전로 또는 정련로에 공급하여 정련함으로써 형성되는 정련슬래그의 분화를 억제할 수 있는 스테인리스강 정련방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 스테인리스강 제조 공정에서 발생하는 고염기도의 슬래그를 자원화할 수 있는 기술에 관한 것으로, 상세하게는, 용선을 이용하여 전로 공정에서 스테인리스강을 제조 시 분화를 억제할 수 있는 개질된 슬래그를 형성할 수 있는 스테인리스강 정련방법과, 이러한 개질된 정련로 슬래그를 이용하여 벽돌용 및 콘크리트용 골재로 활용하는 방법에 관한 것이다.
스테인리스강 제조는 스테인리스강 스크랩을 전기로에 용해 후, 정련 과정을 거쳐 제조하는 것이 일반적인 방법이다. 하지만 제조원가 저감을 위해 고로 용선을 사용하고 전로에 용선을 받아 합금철 성분을 첨가재로 사용하여 스테인리스강을 제조하는 방법도 활용되고 있다.
전기로를 사용하여 스테인리스강 제조 시 발생되는 전기로 산화슬래그는 CaO/SiO2 중량비인 염기도가 약 1.2~1.4 수준으로 낮아서 냉각 과정에서 슬래그 분화 현상은 발생되지 않는다.
그러나 스테인리스강 제조 시 정련과정에서 발생되는 정련로 슬래그나 전술한 전로 조업으로 제조한 전로슬래그는 염기도가 2.0 이상으로 높으며 이로 인해 용융 슬래그 냉각 과정에서 분화 현상이 발생한다.
이러한 분화 현상으로 슬래그 중에 함유된 지금 성분을 선별하기 위해 슬래그를 일반적으로 습식 처리를 거치게 된다. 만약 슬래그를 건식 처리를 하게 되면 처리 과정에서 비산먼지 발생 등 환경문제로 인해 처리 시 어려움이 있기 때문이다.
그런데 상기 습식 처리는 슬래그를 파쇄, 비중선별, 자력선별, 입자상의 슬래그 선별 및 수처리 과정을 실시하는 공정이다. 상기와 같이 분화 현상이 심한 슬래그를 습식 처리할 경우, 입자상의 슬래그 발생률이 적고 대부분 분화된 슬래그는 수처리 공정으로 슬러리 상태로 이송되고 슬러리 여과 시 습슬러지 발생률이 많아지게 된다. 이 때 발생된 습슬러지를 건조하여 아스콘 채움재 등으로 활용하는 방법이 있다. 그러나 이 방법은 습슬러지 건조 시 에너지가 다량 소비되고 건조된 슬러지의 자원화 용도가 제한적이므로 바람직하지 않다.
본 발명은 상기와 같이 스테인리스강 슬래그 습식 처리 시 발생되는 슬러지 다량 발생 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 이를 자원화 할 수 있는 방법을 제공하는 것으로써, 용선을 이용하여 전로 공정에서 스테인리스강을 제조 시 분화를 억제할 수 있는 개질된 슬래그를 형성할 수 있는 스테인리스강 정련방법과, 이러한 개질된 정련로 슬래그를 이용하여 슬래그를 자원으로 이용할 수 있는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면은,
전로 또는 정련로에 스테인리스강 용선을 공급하여 스테인리스강을 정련하는 방법에 있어서, 상기 전로 또는 정련로에 콜레마나이트(Ca2B6O115H2O)를 스테인리스강 용선 100톤/Ch당 50~400kg 범위로 투입한 후, 상기 스테인리스강 용선을 전로 또는 정련로에 공급하여 정련함으로써 형성되는 정련슬래그의 분화를 억제할 수 있는 스테인리스강 정련방법에 관한 것이다.
또한 본 발명의 다른 측면은,
전로 또는 정련로에 콜레마나이트(Ca2B6O115H2O)를 스테인리스강 용선 100톤/Ch당 50~400kg 범위로 투입한 후, 정련함으로써 분화가 억제된 정련슬래그를 제조하는 공정;
상기 정련슬래그를 냉각 후, 건식 및 습식파쇄하고, 이어, 지금을 선별한 후, 괴상(입자상)의 비자착 슬래그를 얻는 공정; 및
상기 비자착 슬래그의 내부에 존재하는 미수화된 free-CaO 및 free-MgO 성분을 수화하기 위하여 자연 양생처리하는 공정;을 포함하는 전로 또는 정련로 슬래그 자원의 이용방법에 관한 것이다.
상기 비자착 슬래그의 안정화를 위해, 3개월 이상 12개월 이하로 자연 양생 처리함으로써 비자착 슬래그 중에 함유된 free CaO 및 free MgO 성분을 수화처리하는 것이 바람직하다.
상기 자연 양생 처리된 비자착 슬래그를 2mm 체 분급을 통해 -2mm와 +2mm로 구분하고, -2mm 비자착 슬래그를 벽돌용, 콘크리트용 골재로 이용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 분급을 통하여 +2mm의 비자착 슬래그는 임팩트크러셔, 로드밀, 볼밀, 콘크러셔 중 하나의 파쇄기를 이용하여 파쇄한 후, 2mm 체를 통과시켜 통과된 -2mm 슬래그를 벽돌용 및 콘크리트 골재로 이용할 수 있다.
상기 자연 양생 처리된 비자착 슬래그의 최대 크기를 1~2mm로 하는 것이다.
상기와 같이, 스테인리스강 전로슬래그 및 정련로 슬래그를 콜레마나이트 등으로 개질 처리할 경우, 슬래그 습식 처리 시 습슬러지 발생량이 감소하여 습슬러지 처리 및 자원화 시 건조 에너지 비용이 절감되는 효과가 있으며 습식 처리시 골재 비율이 증가하여 슬래그 자원화 시 용이한 점이 있다.
또한 스테인리스강 개질슬래그의 자연양생 처리를 통해 입자상 개질슬래그의 팽창 안정성을 확보하는 효과가 있다.
또한 상기 개질슬래그를 습식 처리 시 최대 크기를 2mm 이하로 처리할 경우, 생산된 슬래그를 콘크리트용 골재로 활용함에 있어서 pop-out 이 발생하지 않기 때문에 콘크리트용 골재로서의 품질이 향상되는 효과가 있다.
나아가, 2mm 이상의 입자상 개질슬래그를 파쇄 후 2mm 체 통과를 실시한 후, 통과된 개질슬래그를 벽돌용 및 레미콘용 골재로 활용함으로써 개질슬래그 자원화 시 2차 부산물 이 발생되지 않는 장점이 있다.
도 1은 용융 상태에서 냉각 과정까지 2CaO·SiO2의 결정 상전이 과정을 나타내는 그림이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 분화를 억제할 수 있는 개질슬래그를 형성하는 스테인리스강 정련방법정 및 그 슬래그를 자원화 이용할 수 있는 방법을 나타내는 그림이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 분화를 억제할 수 있는 개질슬래그를 형성하는 스테인리스강 정련방법정 및 그 슬래그를 자원화 이용할 수 있는 방법을 나타내는 그림이다.
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명은 스테인리스강의 용선을 이용하여, 전로 정련공정에서 발생하는 산화슬래그 및 전기로와 정련로를 이용해서 스테인리스강을 제조하는 공정에서 발생되는 정련로슬래그의 분화를 저감할 수 있는 기술로서, 구체적으로, 전로 등에 용선을 장입 전에 콜레마나이트 광석을 투입함으로써 콜레마나이트 광석 내의 보론 성분이 용융 슬래그 냉각과정에서 분화(dusting) 현상을 억제될 수 있는 개질된 정련슬래그를 형성함을 특징으로 한다.
이에, 의해, 상기 정련슬래그는 괴상으로 존재할 확률이 증대되고, 이 괴상을 습식 파쇄, 비중 선별 및 자력 선별과정에서 습슬러지의 발생량이 저감되어 전체적으로 습슬러지를 자원화 하기 위해 건조해야 할 물량이 감소하여 건조 에너지 비용이 저감 됨으로 처리비용이 저감될 수 있다.
이러한 본 발명의 정련슬래그의 분화를 억제할 수 있는 스테인리스강 정련방법은, 전로 또는 정련로에 스테인리스강 용선을 공급하여 스테인리스강을 정련하는 방법에 있어서, 상기 전로 또는 정련로에 콜레마나이트(Ca2B6O115H2O)를 스테인리스강 용선 100톤/Ch당 50~400kg 범위로 투입한 후, 상기 스테인리스강 용선을 전로 또는 정련로에 공급하여 정련함을 특징으로 한다.
스테인리스강을 제조함에 있어서, 특히 니켈이 함유되지 않은 400계 강종의 스테인리스강 제조 시 제조 원가 절감을 위해 고로에서 제조한 용선을 이용하고 400계 STS 강종에 필요한 합금철을 첨가하여 스테인리스강을 제조하는 경우가 있다.
이때 발생되는 스테인리스강 전로슬래그 성분은 CaO, SiO2 및 Al2O3가 주성분이며, 소량의 MgO 성분을 함유하고 있으며 2CaO·SiO2 상이 주요 결정상이다.
하기 표 1은 스테인리스강 전로슬래그의 성분 예를 나타내며, 단위는 중량%이다.
| MgO | Al2O3 | SiO2 | CaO | Fe2O3 | MnO | TiO2 | Cr2O3 | Na |
| 10.0 | 13.9 | 13.5 | 53.9 | 1.26 | 0.32 | 2.71 | 1.76 | 0.016 |
상기의 스테인리스강 전로슬래그는 냉각, 파쇄 과정에서 건식으로 처리할 수 있으나, 처리과정에서 비산먼지 발생 등 환경 문제로 대부분 습식으로 처리하고 있다.
도 1은 용융 상태에서 냉각 과정까지 2CaO·SiO2의 결정 상전이 과정을 나타내는 그림이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 2CaO·SiO2 상은 냉각과정에서 상전이가 발생한다. 용융 상태의 슬래그는 500℃ 부근에서 β-C2S상이 γ-C2S으로 상전이가 발생할 때 약 14%의 부피가 팽창되며 이러한 현상을 분화(dusting)현상이라고 한다. 이러한 분화현상으로 상온까지 냉각된 슬래그는 대부분 분말 형태를 취하게 된다.
이러한 분말 형태가 많게 되면 전술한 슬래그 습식 처리 시, 괴상의 슬래그는 거의 발생되지 않고 분말상의 슬러리는 수처리 공정으로 이송되어 슬러지 형태로 발생된다. 따라서 분화 현상이 많이 발생할수록 슬러지 발생량은 증가한다. 이러한 슬러지는 자원화를 위해 건조 과정이 필요하여 에너지 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다. 건조한 슬러지를 자원화 함에 있어서 아스콘 채움재 등 용도가 적어 자원화에 어려움이 많다. 특히, 동절기 같은 비수기 시 자원화 물량이 적어 슬러지 처리 문제가 심각하며 스테인리스 제강 조업에도 악영향을 미칠 수 있다.
나아가, 전술한 스테인리스강 전로슬래그 경우, 냉각 후 분화되지 않은 슬래그는 괴상으로 제조된다. 이때 생산되는 입자상의 전로슬래그를 골재로 활용 시 골재 팽창이 야기되어 자원화 시 제한 요인으로 작용하며, 자원화가 원활치 못할 경우 재고로 남게 되는 문제점이 있어 해결책이 필요한 실정이다.
상기 분화 현상을 해결하기 위한 수단으로, 용융 상태의 2CaO·SiO2 성분이 냉각 과정에서 γ-C2S로 상전이 되는 것을 억제할 수 있는 첨가재를 투입하는 방법이 있을 수 있다. 이러한 상전이 억제 물질로는 Al2O3, Fe2O3, P2O5 등의 성분을 첨가하여 β-C2S상이 γ-C2S 상으로 전이되는 것을 억제하여 분화 현상을 저감하는 방법이 있다. 하지만 이러한 첨가재는 다량 첨가하여야만 분화 현상 저감 효과를 발휘할 수 있으며 다량 첨가 시 쇳물 온도 감소 및 슬래그 점도 상승으로 슬래그 배제 처리에 어려움이 있으며 슬래그 발생량이 증가하는 문제점이 있다.
따라서 소량의 첨가재를 첨가하여 분화 현상을 억제하는 효과가 발휘되는 해결안이 필요하다. 본 발명에서는 콜레마나이트 광물상을 소량 이용하여 스테인리스강 전로슬래그 개질에 사용하였다.
구체적으로, 본 발명은 전로 또는 정련로에 스테인리스강 용선을 공급하여 스테인리스강을 정련하는 방법에 있어서,상기 전로 또는 정련로에 콜레마나이트(Ca2B6O115H2O)를 스테인리스강 용선 100톤/Ch당 50~400kg 범위로 투입한 후, 상기 스테인리스강 용선을 전로 또는 정련로에 공급하여 정련함을 특징으로 한다.
만일 상기 콜레마나이트를 스테인리스강 용선 100톤/Ch당 50kg 미만으로 첨가한 경우 분화 현상은 분화억제제를 첨가하지 않은 것과 유사하여 바람직하지 않다. 반면에 콜레마나이트를 스테인리스강 용선 100톤/Ch 당 400kg을 초과하여 첨가할 경우, 전로슬래그의 분화 현상은 20% 이하로 측정되어 분화 억제 효과는 우수하나 스테인리스강 제품 성분에 보론 성분이 증가하여 쇳물의 품질에 영향을 미칠 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
따라서 본 발명에서는 스테인리스강 정련슬래그의 분화를 억제하기 위하여 분화억제제인 콜레마나이트 광물상을 100톤/Ch 당 50~400kg 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 상기 정련공정으로 얻어지는 개질된 정련슬래그를 자원으로 이용하는 방법에 대하여 설명한다.
본 발명은 자원으로 정련슬래그를 이용하는 방법은, 전로 또는 정련로에 콜레마나이트(Ca2B6O115H2O)를 스테인리스강 용선 100톤/Ch당 50~400kg 범위로 투입한 후, 정련함으로써 분화가 억제된 정련슬래그를 제조하는 공정; 상기 정련슬로그를 냉각 후, 건식 및 습식파쇄하고, 이어, 지금을 선별한 후, 괴상(입자상)의 비자착 슬래그를 얻는 공정; 및 상기 비자착 슬래그의 내부에 존재하는 미수화된 free-CaO 및 free-MgO 성분을 수화하기 위하여 자연 양생처리하는 공정;을 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 분화를 억제할 수 있는 개질슬래그를 형성하는 스테인리스강 정련방법정 및 그 슬래그를 자원화 이용할 수 있는 방법을 나타내는 그림이다.
도 2에 나타난 바와 같이, 먼저, 본 발명에서는 전로 또는 정련로에 콜레마나이트(Ca2B6O115H2O)를 스테인리스강 용선 100톤/Ch당 50~400kg 범위로 투입한 후, 정련함으로써 분화가 억제된 정련슬래그를 제조한다. 이때, 콜레마니이트(Ca2B6O115H2O)를 사용하는 이유 및 그 투입량에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
이어, 본 발명에서는 상기 정련슬래그를 냉각 후, 건식 및 습식파쇄하고, 이어, 지금을 선별한 후, 괴상(입자상)의 비자착 슬래그를 얻는다.
본 발명에서는 앞서와 같이, 전로 내지 정련로 정련으로 개질된 용융 슬래그가 형성되므로, 용융 슬래그 냉각 후 슬래그는 괴상으로 존재할 확률이 증대된다. 그리고 이러한 슬래그를 건식 및 습식 파쇄, 비중 선별 및 자력 선별과정을 통하여 습슬러지의 발생량이 저감시키면서 입자상의 비자착 슬래그를 얻을 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서는 습슬러지 발생량이 저감시킴으로써 습슬러지를 자원화 하기 위해 건조해야 할 물량이 감소하며, 이에 의해 건조에너지 비용이 저감 됨으로 처리비용 또한 저감될 수 있다.
한편 본 발명에서는 상기 괴상의 슬래그 골재를 콘크리트용 골재로 활용 시 발생이 우려되는 pop-out 현상을 저감하기 위해, 상기 습식 파쇄 시 파쇄된 슬래그최대 크기를 2mm 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 최대 크기가 2mm 이하로 슬래그를 파쇄하면, 냉각된 슬래그 내에 존재하는 생석회 성분과, 괴상과 혼재된 불안정한 γ-2CaO·SiO2 상 비율이 적어 골재의 pop-out 안정성이 증대되기 때문이다.
그리고 본 발명에서는 상기 비자착 슬래그의 내부에 존재하는 미수화된 free-CaO 및 free-MgO 성분을 수화하기 위하여 자연 양생처리한다.
상기 스테인리스강 제조 과정에서 발생하는 괴상 슬래그를 골재로 자원화하기 위해서는 골재의 pop-out 발생 현상을 감소시켜야 한다. 이를 위해서는 스테인리스강 제조 과정에서 투입하는 생석회 성분의 재화를 완전하게 시킬 필요가 있다. 이를 위하여, 상기 언급한 분화 저감 기술로써 콜레마나이트를 혼합하는 것이 정련과정에서 투입하는 생석회의 재화를 촉진하는 효과가 있어서 바람직하며, 이에 의해 슬래그 냉각 후 free-CaO로 존재하는 생석회 량을 급격히 감소시키는 효과가 있기 때문이다.
이때, 본 발명에서는 상기 비자착 슬래그의 안정화를 위해, 3개월 이상 12개월 이하로 자연 양생 처리함으로써 비자착 슬래그 중에 함유된 free CaO 및 free MgO 성분을 수화처리하는 것이 바람직하다.
이어, 본 발명에서는 상기 자연 양생 처리된 비자착 슬래그를 2mm 체 분급을 통해 -2mm 비자착 슬래그를 벽돌용, 콘크리트용 골재로 이용할 수 있다.
또한 +2mm의 비자착 슬래그는 임팩트크러셔, 로드밀, 볼밀, 콘크러셔 중 하나의 파쇄기를 이용하여 파쇄한 후, 2mm 체를 통과시켜 통과된 -2mm 슬래그를 벽돌용 및 콘크리트 골재로 이용할 수 있다.
앞서와 같이, 입자상 슬래그 크기가 2mm 이하가 되면, 냉각된 슬래그 내에 존재하는 생석회 성분과, 괴상과 혼재된 불안정한 γ-2CaO·SiO2 상 비율이 적어 골재의 pop-out 안정성이 증대되기 때문이다.
보다 바람직하게는, 본 발명에서는 1mm 이상 2mm 이하의 비자착 입자상 슬래그를 이용하는 것이다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명한다.
(실시예)
본 실시예서는 스테인리스강 제조 시 전로슬래그의 분화 현상 저감률을 측정하기 위하여, 실 현장 설비에서 분화 억제제를 첨가 후 발생되는 개질된 전로슬래그를 습식처리하였다. 이때, 발생되는 괴상의 전로슬래그 발생량을 측정하여 전체 개질슬래그 투입 시 100 중량부에 대하여 괴상의 전로슬래그 발생량을 산정하였으며 나머지 부분은 분화되어 습슬러지 형태로 발생되는 것으로 산정하였다.
또한 개질전로슬래그를 자연 양생 처리할 경우 양생 기간별 골재의 pop-out 현상을 테스트하기 위하여 개질 전로슬래그 100중량부에 대하여 27.8중량%의 시멘트를 사용하고 시멘트 사용량의 50중량%의 물을 첨가하고 혼합 후 콘크리트 시편을 제조하였다. 이 콘크리트 시편을 28일간 20℃에서 표준 양생 후 80℃ 스팀으로 10일간 고온 양생 처리를 실시하였다. 이때 콘크리트 표면에 pop-out이 발생된 개수를 측정하여 콘크리트 단위 면적당 발생한 pop-out수를 측정하였다.
또한 개질전로슬래그의 최대 크기별 pop-out수를 측정하기 위하여 최대 크기를 1, 2, 3mm 수준으로 체 분급하여 전술한 방법으로 콘크리트 시편을 제조하였으며 80℃에서 고온 양생 시 pop-out된 개수를 측정하는 방법으로 실시하였다.
실험 1
본 실험 1에서는 스테인리스강 전로슬래그의 분화에 미치는 콜레마나이트의 첨가량이 미치는 영향을 설명한다.
본 실험 1에서는 400계 STS 강 전로슬래그의 냉각 시 분화 현상 억제를 위해 첨가재로 콜레마나이트 광물상을 사용하여, 약 12톤의 개질 전로슬래그가 형성시켰다.
구체적으로, 전로를 사용하여 스테인리스스틸 100톤/Ch 제조 시 콜레마나이트를 첨가하지 않은 경우, 50~400kg 범위로 첨가하는 경우로 구분하여 정련을 진행하여 전로슬래그를 제조하였다. 이때, 콜레마나이트는 성형 후 단광 형태로 사용하거나 알갱이 형태로 사용해도 좋으나, 본 실험 1에서는 알갱이 형태로 사용하였다.
상기 형성된 전로 슬래그를 냉각하였으며, 냉각된 개질 전로슬래그는 파쇄 및 지금선별 과정을 거쳐 입자상의 개질슬래그와 습슬러지 형태의 케이크를 제조하였다. 이때 발생되는 입자상의 개질슬래그를 계량하여 습식 파쇄 시 투입된 개질 전로슬래그 100 중량부에 대하여 발생되는 입자상의 개질 전로슬래그 발생률을 계량 후 계산하는 방식으로 스테인리스 전로슬래그의 분화 현상을 산정하였다.
실험결과, 입자상의 개질 전로슬래그 발생률이 높을수록 분화 현상은 적음을 확인할 수 있었다. 구체적으로, 콜레마나이트 광물상을 첨가하지 않은 경우 스테인리스 전로슬래그의 분화율은 80%였으며, 콜레마나이트 광물상을 50kg 이하로 첨가한 경우 분화 현상은 분화억제제를 첨가하지 않은 것과 유사하여 바람직하지 않았다. 그러나 콜레마나이트를 스테인리스 강 용선 100톤/Ch 당 50~400kg 범위로 첨가한 경우, 전로슬래그의 분화 현상은 20% 이하로 측정되어 분화 억제 효과는 우수함을 확인할 수 있었다.
상기와 같이, 스테인리스강 전로슬래그의 분화를 억제하기 위하여 분화억제제인 콜레마나이트 광물상을 100톤/Ch 당 50kg 이상 400kg 이하로 첨가하는 것이 바람직함을 확인할 수 있으며, 이때, 분화 현상은 약 20%로 분화억제제를 첨가하지 않은 것과 비교시 분화 억제 효과는 약 60%를 나타내었다.
실험 2
본 실험 2에서는 스테인리스강 개질 전로슬래그의 자연 양생 방법 및 양생 기간이 슬래그 골재의 팽창 안정성이 미치는 영향에 대하여 설명한다.
실험 1에서 제조된 입자상의 개질 전로슬래그의 팽창 안정성을 확보하기 위해, 개질 전로슬래그에 물을 살수하면서 자연 양생을 실시하였다. 자연 양생을 실시하면서 경시에 따라 개질 전로슬래그를 사용하여, 전술한 배합비로 시멘트와 물을 혼합하여 콘크리트 시편을 제조하였으며, 28일 양생 후 80℃ 고온 양생을 처리를 하면서 콘크리트 표면에서의 pop-out 현상을 관찰하였다.
다른 한편으로는 비교를 위하여, 개질 전로슬래그를 3개월 이상 12개월 이하로 자연 양생시켰다.
상기 pop-out 현상의 관찰결과, 3개월 이하로 자연 양생한 입자상 개질 전로슬래그는 슬래그 성분 중 free CaO 및 free MgO 성분이 충분히 수화 되지 않아, 미수화 된 CaO와 MgO로 인해 골재 팽창을 야기시켰기 때문에 양생 기간이 충분치 않아 바람직하지 않았다.
반면 12개월 이상 자연 양생 시에는 슬래그 중에 함유된 free CaO 및 free MgO 성분이 충분히 수화 되어 슬래그 골재의 팽창 안정성이 확보된 것을 알 수 있었다. 다만 너무 오랜 기간 양생 시 슬래그 보관 야드 확보 곤란 및 자연 양생 시 비산먼지 발생 등 관리상의 어려움이 있기 때문에 바람직하지 않았다.
실험 3
본 실험 3에서는 스테인리스강 입자상 개질 전로슬래그의 최대 크기가 슬래그 골재의 팽창 안정성이 미치는 영향에 대하여 설명한다.
상기 입자상 개질 전로슬래그는 자연 양생 기간에 따라 골재 팽창 안정성이 향상되지만 슬래그 크기가 클 경우에는 슬래그의 중심부는 수화가 완전하지 않으며 이러한 큰 크기의 슬래그가 벽돌용 또는 레미콘용 골재로 활용 될 경우 장시간 경과 후 콘크리트 벽면에 pop-out 현상 및 크랙이 발생될 우려가 있다.
따라서 입자상 개질 전로슬래그를 벽돌 및 레미콘용 골재로 활용하기 위해 최대 크기를 규정할 필요가 있다.
본 실험 3에서는 6개월 자연 양생한 개질 전로슬래그의 최대 크기를 1mm 이상 2mm 이하로 체 분급하여 전술한 방법으로 콘크리트용 시편을 제조하여 고온 양생을 실시하였다.
최대 크기가 1mm 이하인 경우는 체 분급 시 체눈이 막혀 골재 생산성이 떨어지는 문제가 있어 바람직하지 않았다. 반면 최대 크기가 2mm 이상일 경우에는 슬래그 내부에 존재하는 미수화된 free-CaO 및 free-MgO 성분으로 인해 콘크리트 시편에서 소량이지만 pop-out이 발생하는 사례가 발생하여 바람직하지 않았다. 따라서 자연 양생한 개질 전로슬래그를 벽돌용 및 레미콘용 골재로 활용하기 위해서는 슬래그 골재의 최대 크기가 2mm 이하, 보다 바람직하게는 1mm 이상 2mm 이하가 생산성이나 품질 관리 측면에서 바람직함을 알 수 있었다.
실험 4
본 실시예에서는 실험 3에서 입자가 굵은 입자상 개질 전로슬래그의 자원화 방법에 대한 설명이다.
자연 양생한 입자상 개질 전로슬래그를 체분급 후 체를 통과한 슬래그는 벽돌용이나 레미콘용 골재로 활용 가능하지만, 입자가 굵은 슬래그는 2차 부산물로 발생하게 되어 바람직하지 않았다.
따라서 상기의 굵은 슬래그를 자원화 하기 위해 본 실시예에서는 파쇄기를 이용하여 파쇄 후, 2mm 체를 사용하여 체를 통과시킨 후, 벽돌 또는 레미콘용 골재로 활용 시 콘크리트 표면에서 pop-out 발생이 생기지 않으며 크랙 또한 발생하지 않음을 알았다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Claims (6)
- 전로 또는 정련로에 스테인리스강 용선을 공급하여 스테인리스강을 정련하는 방법에 있어서,
상기 전로 또는 정련로에 콜레마나이트(Ca2B6O115H2O)를 스테인리스강 용선 100톤/Ch당 50~400kg 범위로 투입한 후, 상기 스테인리스강 용선을 전로 또는 정련로에 공급하여 정련함으로써 형성되는 정련슬래그의 분화를 억제할 수 있는 스테인리스강 정련방법.
- 전로 또는 정련로에 콜레마나이트(Ca2B6O115H2O)를 스테인리스강 용선 100톤/Ch당 50~400kg 범위로 투입한 후, 정련함으로써 분화가 억제된 정련슬래그를 제조하는 공정;
상기 정련슬로그를 냉각 후, 건식 및 습식파쇄하고, 이어, 지금을 선별한 후, 괴상(입자상)의 비자착 슬래그를 얻는 공정; 및
상기 비자착 슬래그의 내부에 존재하는 미수화된 free-CaO 및 free-MgO 성분을 수화하기 위하여 자연 양생처리하는 공정;을 포함하는 전로 또는 정련로 슬래그자원의 이용방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 비자착 슬래그의 안정화를 위해, 3개월 이상 12개월 이하로 자연 양생 처리함으로써 비자착 슬래그 중에 함유된 free CaO 및 free MgO 성분을 수화처리하는 것을 특징으로 하는 전로 또는 정련로 슬래그 자원의 이용방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 자연 양생 처리된 비자착 슬래그를 2mm 체 분급을 통해 -2mm와 +2mm로 구분하고, -2mm 비자착 슬래그를 벽돌용, 콘크리트용 골재로 이용하는 단계를 추가로 포함하는 전로 또는 정련로 슬래그 자원의 이용방법.
- 제 4항에 있어서, 상기 분급을 통하여 +2mm의 비자착 슬래그는 임팩트크러셔, 로드밀, 볼밀, 콘크러셔 중 하나의 파쇄기를 이용하여 파쇄한 후, 2mm 체를 통과시켜 통과된 -2mm 슬래그를 벽돌용 및 콘크리트 골재로 이용하는 것을 특징으로 하는 전로 또는 정련로 슬래그 자원의 이용방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 자연 양생 처리된 비자착 슬래그의 최대 크기를 1~ 2mm로 하는 것을 특징으로 하는 전로 또는 정련로 슬래그 자원의 이용방법.
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