KR900009094B1 - 고밀도 환원철분의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고밀도 환원철분의 제조방법

제1도는 본 발명에 사용된 볼 밀 용기의 내부단면도.

제2도는 밀링시간 및 압하량에 따른 겉보기 밀도를 나타낸 그래프.

제3도는 본 발명에 의한 볼 밀 처리 전후의 환원철분 현미경 조직사진(제3a도, 제3b도) 및 SEM 사진(제3c도, 제3d도).

제4도는 볼 밀의 회전속도에 따른 겉보기 밀도를 나타낸 그래프.

본 발명은 제철소 압연공정에서 발생되는 밀 스케일(mill scale)을 주원료로 하여 분말야금 공업 및 용접봉 제조공업의 원료로 사용되는 고밀도 환원철분을 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래 밀 스케일을 원료로 하여 중밀도 환원철분을 제조하는 방법으로서는 환원철분과 분무철분을 혼합하여 750-1000℃ 온도범위에서 2차 환원처리한 후 파쇄함으로써 겉보기 밀도 2.4-2.95g/㎤의 중밀도 환원철분을 제조하는 방법이 발명되었으나 이 경우 분무 철분이 요구될 뿐 아니라 혼합공정을 거치게 된다는 단점을 가지고 있다. 또한, 압연 롤(roll)에 의해 환원철분을 압연하여 얻어지는 스트립(strip)을 파쇄함으로써 압하력에 의한 환원철분의 입자내 가공의 축소를 유도하여 고밀도 환원철분을 제조하는 방법이 있으나 이 경우에도 파쇄공정이 요구될 뿐 아니라 입자형상도 압연방향으로 변형이 발생되어 환원철분의 유동도를 저하시킨다는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 단점과 문제점을 해결하기 위하여 혼합공정과 파쇄공정이 생략된 볼 밀을 이용한 고밀도, 고유동도의 환원철분을 제조하는 방법을 제공하는 그 목적이 있다.

본 발명자는 환원법에 의해서 제조되는 환원철분이 Fe 순도가 98.5%이상으로서 높은 연성을 갖고, 입자 내부에 기공을 갖는 스폰지(sponge)형상으로 낮은 밀도값을 갖고, 그리고 입자표면이 불규칙하여 낮은 유동도를 갖는다는 점에 근거하여 볼 밀링법에 의해 고밀도 환원철분을 제조할 수 있는 방법인 본 발명을 제안하게 된 것이다.

통상, 볼 밀링법은 파쇄를 목적으로 널리 행해지고 있는데, 이 방법에서는 강구의 직경과 회전속도가 단지 적절한 파쇄를 위해 선정되는 반면에, 본 발명은 환원철분 입자의 파쇄를 방지함은 물론 내부기공을 제거하고, 입자표면을 평활하게 만들도록 강구의 직경과 회전속도가 적절히 선정되므로서 고밀도 환원철분을 제조할 수 있는 방법이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 환원철분을 직경이 10-20㎜인 내마모성이 우수한 강구를 사용하여, 50-120r.p.m.으로 볼 밀에서 8시간이상 밀링하여 3.5-4.0g/㎤의 고밀도 환원철분을 제조하는 방법에 관한 것이다.

보다 바람직하게는, 본 발명은 제철소 압연공정에서 발생되는 밀 스케일(mill scale)을 코크스를 환원제로 하여 900-1200℃의 온도에서 환원처리하여 50-140mesh의 환원철분을 제조한 다음, 상기 환원철분을 직경이 10-20㎜인 내마모성이 우수한 강구를 사용하여 50-120r.p.m.으로 볼 밀에서 8시간이상 밀링하여 3.5-4.0g/㎤의 고밀도 환원철분을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 있어서, 고밀도 환원철분의 입자크기는 50-140mesh의 입도범위가 40-60wt%인 것이 바람직하다.

상기에서 강구의 직경이 10㎜이하인 경우는 중량이 환원철분의 내부기공소멸이 어렵게 되고 20㎜이상인 경우는 아주 미세한 환원철분 입자가 너무 많게 되어 고밀도 환원철분의 제조가 어렵게 되므로 10-20㎜의 직경이 바람직하다.

또한, 볼 밀의 회전속도가 50r.p.m. 이하인 경우는 환원철분의 내부기공소멸이 곤란하고, 120r.p.m. 이상의 경우는 강구가 상부로 이동되어 낙하하면서 환원철분을 파쇄하게 되어 소정밀도를 얻을 수 없으므로 50-120r.p.m.이 바람직하다. 3.5이상의 고밀도 환원철분을 얻기 위해서는 최소한 8시간 이상 밀링하여야 하며 상한치는 생산성 측면을 고려하여 결정된다.

또한, 상기 강구로는 스테인레스강 등의 내마모성이 우수한 재질로 이루어지고, 상기 10-20㎜의 직경을 갖는 1종 또는 2종이상의 다른 크기의 강구가 사용될 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예 1]

밀 스케일을 환원하여 겉보기 밀도 1.98g/㎤, 유동도 52sec/50g인 50-140mesh의 환원철분을 제조한 다음, 제1도에 나타난 바와 같이, 내경 80㎜, 높이 140㎜인 용기(1)에 상기 환원철분(3) 및, 하기표 1과 같이, 직경이 10㎜, 12㎜ 및 16㎜인 3종의 강구(2)와 직경이 20㎜ 및 25㎜인 2종의 강구(2)를 각각 장입하여 120r.p.m.의 회전속도로 밀링시간을 변화시키면서 고밀도 환원철분을 제조하였다.

또한, 직경이 150㎜인 압연로울을 이용하여 하기표 1의 압하량에 따라 종래의 방법으로 제조하였다.

[표 1]

상기 표 1에 의해서 제조된 환원철분(본 발명예(1-4), 비교예(5-18) 및 종래예(19-23)의 겉보기 밀도를 측정하여 제2도에 나타내었다.

상기에서 장입된 강구와 환원철분을 용기체적의 1/3이 되도록 하기 위하여 환원철분 300g을 장입하였고, 환원철분 중 각각 70-140mesh를 택하여 ASTM B 213-77방법으로 겉보기 밀도를 측정한 것이다.

제2도에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명예가 비교예 및 종래예에 비하여 큰 겉보기 밀도를 갖는다.

[실시예 2]

상기 실시예 1과 같이 제조된 본 발명예 및 비교예에 대한 환원철분의 최종 입자크기를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

[표 2]

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명예는 비교예에 비하여 20mesh이하의 환원철분량이 적다.

[실시예 3]

실시예 1과 같이 제조된 본 발명에 있어서, 밀링전후의 현미경(제3a도, 제3b도) 및 SEM(제3c도, 제3d도) 사진을 나타내었다. 밀링후 (제3b도, 제3d도)가 밀링전 (제3a도, 제3c도)보다 환원철분의 입자내에 존재하는 기공이 거의 소멸되었으며 그 입자표면형상도 매끄러운 구형에 가깝다.

[실시예 4]

10㎜, 12㎜, 및 16㎜인 3종의 강구를 이용한 실시예 1의 본 발명예 및 비교예에 대하여 밀링시간을 8시간으로 고정시키고 회전속도를 변화시키면서 환원철분을 제조하여 각각에 대한 겉보기 밀도를 측정하여 제4도에 나타내었다.

제4도에 나타난 바와 같이, 50-120r.p.m.의 회전속도가 고밀도의 환원철분을 얻는데 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 밀 스케일을 환원하여 얻은 저밀도 환원철분을 혼합 및 파쇄공정 없이 볼 밀링만으로 고밀도 환원철분으로 제조할 수 있으며 또한 입자표면 형상도 구형화시킴으로써 유동도를 향상시켜 분말야금 및 용접봉 제조공업에서 본 발명법으로 제조된 환원철분을 원료로 사용할 때 성형속도와 소결체밀도의 증가효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 밀 스케일(mill scale)을 코크스를 환원제로 하여 900-1200℃의 온도에서 환원처리하여 50-140mesh의 입도를 갖는 환원철분을 제조한 다음, 상기 환원철분을 직경이 10-20㎜인 내마모성이 우수한 강구를 사용하여 50-120r.p.m.으로 볼 밀에서 8시간이상 밀링하여 50-140mesh의 입도범위가 40-60wt%인 입자크기와 3.5-4.0g/㎤인 겉보기밀도를 갖는 고밀도 환원철분을 제조함을 특징으로 하는 고밀도 환원철분의 제조방법.

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