KR890002081B1

KR890002081B1 - 고로 슬라그를 이용한 고강도인조석의 제조방법

Info

Publication number: KR890002081B1
Application number: KR1019860011716A
Authority: KR
Inventors: 허남환; 신형기
Original assignee: 포항종합제철 주식회사; 안병화
Priority date: 1986-12-31
Filing date: 1986-12-31
Publication date: 1989-06-16
Also published as: KR880007393A

Abstract

내용 없음.

Description

고로 슬라그를 이용한 고강도인조석의 제조방법

제1도는 본 발명의 실시에 사용되는 허티점도계의 개략도이다.

제2도 (1)은 기핵물질로 V₂O₅를 사용한 제품의 조직사진(배율 512배), (2)은 기핵물질을 사용하지 않은 제품의 조직사진(배율 512배)이다.

본 발명은 고로제선공정(高爐製銑工程)에서 발생되는 슬라그(이하 "고로슬라그"라 한다)을 주원료로 하여 여기에 규사, 형석, 탄산나트륨(Na₂CO₃), V₂O₅를 첨가하여 고강도 인조석을 제조하는 방법에 관한 것이다. 종래 고로슬라그를 원료로 사용하여 인조석을 제조하는 방법으로는 고로슬라그와 형석 그리고 SiO₂를 원료로하여 미량의 착색제를 첨가하여 경도 200-500Hv의 인조석을 제조하는 방법(일본특허공보 소 58-46466)이 발명되었으나, 이 경우 고로슬라그의 사용비가 적으며(약 50%) 상대적으로 융제(融劑 flux)의 사용량이 커진다는 단점을 가지고 있으며 또한 종래의 일반적인 제조기술(glass-ceramic기술)에서는 가능한한 결정화(結晶化)를 많이 유도하는 것이 기본이지만, 이경우 열처리에 필요한 시간과 이에 따른 열적부하(熱的負荷)가 증가한다는 문제점을 가지고 있었다. 따라서 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 단점과 문제점을 해결하기 위하여, 고로슬라그의 사용량을 최대화하며 슬라그중에 다량 포함되어 있는 CaO의 유리질화(琉璃質化)를 저지하는 효과를 억제하기 위하여 유리질 형성을 도울 수 있는 물질의 공급과 전체적인 첨가융제를 최소화하고 기핵물질(起核物質 nucleant)로써 V₂O₅를 미량첨가하여 열처리공정의 조절을 통해 값싼 고로슬라그를 이용한 경제적이고도 고강도의 인조석을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 고로슬라그를 주원료하여 고강도 인조석을 제조하고져 하였으며 SiO₄의 그물구조(network)를 튼튼하게 하도록 규사를 사용하였고 열처리시 결정화를 촉진시키기 위하여 형석과 Na₂CO₃를 사용하였으며 핵생성을 조장하기위해 V₂O₅를 기핵물질로 사용하였다. 본 발명의 인조석을 제조하기위하여 표 1과 같은 화학조성을 가진 고로슬라그를 주원료로 하였다. 이 화학조성과 가장 가까운 공정점(共晶點)조성을 만들기위하여 표 2와 같은 조성의 규사와 표 3과 같은 조성의 형석과 Na₂CO₃와 V₂O₅의 첨가량을 변화시켜 아래의 실시예와 같이 실시하였다.

[표 1] 고로슬라그의 화학성분(중량 %)

[표 2] 사용규사의 조성(중량%)

[표 3] 사용형석의 조성(중량%)

[실시예 1]

본 발명의 인조석을 제조하기 위하여 표 1과 같은 조성을 가진 고로슬라그와 표 2와 같은 조성을 가진 규사, 표 3과 같은 조성의 형석과 Na₂CO₃와 V₂O₅를 표 4와 같이 여러가지 조성으로 배합한다. 초기 융액 생성온도(初期融液生成溫度)를 낮추기 위하여 0.1mm 이하의 입자크기로 분쇄하여 회전혼합기(rolling mixer)에서 0.5시간 충분히 혼합한 105℃에서 3시간 동안 건조시켰다. 건조된 원료를 용해로(溶解爐)에 넣어 1400℃까지 가열시킨 후 이 온도에서 용융물이 균일한 상태가 될때까지 0.5시간 유지한 후 각각의 시료에 대한 주조성(鑄造性)을 비교하였다. 주조성은 간이산업용으로 사용되고 있는 허티점도계(Herty Viscometer)를 이용하여 각시료마다 용융물의 점도치(粘度値)를 상대비교하였으며 그 결과가 표 5에 나타나 있다.

상기 점도치는 주입구(A)에 1400℃로 용해된 혼합용융물을 부우면서 그 용융물이 일정한 통로로 밀려나 가다가 더이상 밀려가지 않는 거리(B)를 허티점도치(Herty viscosity, 단위 mm)로 하였다. 이때 허티점도계는 15-20℃의 실온(室溫)에서 측정하였다. 이러한 점도치는 80mm 이하가 되면 용융물의 유동성이 나빠서 통상의 방법으로는 주조가 곤란하였다. 표 5에서 보듯이 고로슬라그, 규사, 형석, Na₂CO₃의 배합비율이 일정한 범위내에 있는 경우(시료 D, 시료 I, 시료 M, 시료 N)는 주조하기에 양호한 점도치를 나타내지만 그외의 예에 대하여서는 주조성이 나쁘게 나타났다. 이는 규사등 융제의 첨가량이 적정값보다 많을 경우 SiO₄결합이 증가하여 그 결합밀도(結合密度 bonding density)가 커져서 유동성이 악화되며, 반대로 융제의 첨가량이 적정값보다 적을경우 고로슬라그중의 CaO, Al₂O₃의 영향으로 고온정출상(高溫晶出狀)의 형성에 의해 결정립(結晶粒)이 많이 발생하여 이로인해 유동성이 감소되는 것이다.

[표 4] 인조석 제조원료의 배합예(중량%)

[표 5] 인조석 제조원료 배합용융물의 허티점도치

[실시예 2]

실시예 1에서 허티점도치 80mm 이상의 범위에 있는 용융상태의 시료 D, E, F, G, H, I, M, N을 920℃로 예열된 주형에 부어 주조하였다. 주형에서 분리된 제품은 열처리로에 넣어 800-900℃로 2-2.5시간 열처리한 후 서냉시켜 인조석을 만들었다. 이들 각 시료의 기계적 특성과 조직특성을 비교하기위하여 각 시료를 5×5×40mm 크기로 시편을 만든후 꺾임강도와 압축강도 및 조직내의 잔류유리질량을 측정하였으며 그 결과를 표 6에 나타내었다.

[표 6] 시료별 기계적특성과 조직특성

표 6에서 보듯이 기핵물질로서 V₂O₅를 사용한 시료(D-I)의 기계적 특성값은 기핵물질을 사용하지 않은 시료(M,N)에 비하여 다소 큰 값으로 나타나고 있으며 잔류유리질량은 5-12배정도 많아지는 것으로 나타나 이로 인해 열처리시간은 온도에 따라 0.5시간 정도 단축시킬 수 있었다. 제2도 (1)(2)는 각각 기핵물질로 V₂O₅를 첨가하여 제조한 예(시료 G)와 기핵물질을 새로이 첨가하지않은 예(시료 M)의 조직사진으로서 사진 2의 핵생성물질을 첨가하지 않은 경우의 조직은 구상화(球狀化)미세화되지만 결정사이의 상호작용이 미흡하여 기계적성질이 바람직하지 못하며 이에 반해 본 발명에서 시도된 조직의 개질결과 사진 1에서 보듯이 성장된 결정이 서로 맞물리는 형태로 존재하여 외부의 충격이 전파되는 것을 흡수 또는 단절시키는 효과가 나타나기 때문에 대형의 제품으로 사용될 경우 응력의 문제가 보다 용이하게 해소될 수 있게 된다.

이는 일반적으로 V₂O₃가 결정성장 속도를 높이는 효과가 있는 것을 이용한 것이며 대부분의 경우 결정입자가 조대화(粗大化)되는 결과를 초래하지만 표 1에 나타난 고로슬라그의 조성에서 불순물로 존재하는 산화물들과 상호 작용하여 수지상(樹脂狀)의 결정성장을 보이므로 결정들의 상호연계가 보다 개선된 것이다. 이와 같이 새로운 기핵물질로서 V₂O₅를 미량첨가하여 결정성장의 변화를 유발하여 조직의 특정에 따른 흡수충력격의 증대를 가져올 수 있는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 의한 인조석은 시료 D-I가 가장 적합한 조성으로서, 고로슬라그 77.5-83.5%, 규사 9.0-14.5%, 형석 1.5-5.5%, Na₂CO₃1.5-4.5%, V₂O₅0.7-1.4%의 중량비로 혼합하여 용해한후 열처리한 결과 고강도의 인조석을 값싼 고로슬라그를 주원료로하여 경제적으로 얻을 수 있었다.

Claims

고로슬라그 77.5-83.5%, 규사 9.0-14.5%, 형석 1.5-5.5%, Na₂CO₃1.5-4.5%, V₂O₅0.7-1.4%의 중량비로 혼합하여 용해한후 열처리하는 것을 특징으로 하는 고로슬라그를 이용한 고강도 인조석의 제조방법.