KR101597708B1 - Method for producing tile of by-product - Google Patents
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Abstract
본 발명은 타일 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 강의 생산 공정 중 발생하는 슬래그와 산업 부산물이 배합되어 제조되며, 타일 몸체는 45 내지 55 중량%의 이산화규소(SiO2), 10 내지 15 중량%의 철 산화물(Fe2O3), 10 내지 15 중량%의 산화알루미늄(Al2O3), 8 내지 13 중량%의 칼슘 산화물(CaO) 및 10 내지 15 중량%의 마그네슘 산화물(MgO)의 주요 성분 및 기타 불가피하게 섞인 불순물을 함유하고, 강의 생산 공정 중 발생하는 슬래그 및 산업 부산물을 마련하는 과정, 슬래그와 부산물을 측량하고, 상기 범위를 함유하도록 주요성분의 조성비를 제어하는 과정, 슬래그와 부산물을 배합하는 과정, 조성물을 용융하는 과정, 용융물을 보온하는 과정, 용융물을 타일 형상으로 성형하는 과정 및 성형물을 열처리하는 과정을 통해 고강도 및 내마모성이 우수한 타일을 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의해 제작된 타일은 휘석 계통의 결정상을 가짐으로써 종래의 바잘트 타일을 대체할 수 있어, 천연광석인 현무암을 보호할 수 있으며, 수입되는 바잘트 파이프의 원자재 가격 부담도 감소시킬 수 있다.
또한, 각종 슬래그 및 산업 부산물을 타일로 제작하여 확대 적용할 수 있어, 부가가치가 높은 고수익성의 신규 용도 창출이 가능하며, 슬래그 및 산업 부산물을 폐기 또는 매립하기 위한 비용을 절약할 수 있고, 타일을 낮은 가격으로 생산하는 것이 가능하다. The present invention relates to a tile and a method of manufacturing the same, wherein the slag and the industrial byproduct generated during the steel manufacturing process are blended and the tile body comprises 45 to 55% by weight of silicon dioxide (SiO 2 ), 10 to 15% The major components of iron oxide (Fe 2 O 3 ), 10-15 wt% aluminum oxide (Al 2 O 3 ), 8-13 wt% calcium oxide (CaO) and 10-15 wt% magnesium oxide (MgO) A process of preparing slag and industrial byproducts generated during the production process of steel, a process of measuring slag and byproducts, controlling the composition ratio of main components so as to contain the above range, slag and byproducts A process of mixing the composition, melting the composition, heating the melt, molding the melt into a tile shape, and heat-treating the molded product, the tile having high strength and abrasion resistance It can be prepared.
Accordingly, the tiles manufactured according to the present invention have a crystal phase of a pyroxene system to replace the conventional bar-tile tiles, thereby protecting the basalt, which is a natural ore, and reducing the price burden on the imported bar- .
In addition, various slags and industrial byproducts can be made into tiles and expanded to be applied, thereby making it possible to create new applications with high added value and high profitability, to save costs for disposal or landfilling of slag and industrial byproducts, It is possible to produce with price.
Description
본 발명은 타일 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제철소의 다양한 공정에서 발생하는 슬래그와 화력발전소에서 발생하는 산업 부산물을 활용하여 강도 및 내마모성을 증가시킬 수 있는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a tile and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method of increasing strength and wear resistance by utilizing slag generated in various processes of steelworks and industrial byproducts 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 500㎏의 제강 슬래그(slag)가 발생된다. 예컨대, 페로니켈(Fe-Ni) 슬래그는 년간 100만 톤(ton)이 넘게 발생하고(향후 설비 증설시, 년간 200만 톤 발생 예상), 산업 부산물인 플라이 애쉬는 하동화력 발전소 기준으로 년간 130만 톤(ton) 이상이 발생한다. 이와 같이 발생된 슬래그(slag)는 야드에 덤핑되어 대량의 방수와 함께 대기 중에서 냉각되어 응고된다. 응고된 슬래그 덩어리는 시멘트 원료 등으로 재활용되거나, 시장상황에 따라 매립되어 처리된다. 그러나, 고부가화 또는 소재로서의 용도 창출은 잘 되지 않는 실정이다. Typically, during the production of one ton of steel material, steel slag of 100 to 500 kg is generated. For example, the annual production of ferronickel (Fe-Ni) slag is over 1 million tons per year (expected to increase 2 million tons per year in future capacity additions), and the fly ash as an industrial by- Ton or more. The slag thus generated is dumped into the yard and cools and coagulates in the atmosphere with a large amount of waterproofing. The solidified slag lump can be recycled as raw material for cement or buried in accordance with market conditions. However, it is difficult to increase the cost or create a use as a material.
한편, 고강도 타일은 고온에서 현무암을 녹여 만든 바잘트(Basalt) 제품이 통상적으로 사용된다. 이때, 바잘트 제품은 현무암을 1280℃의 용융로에서 완전용융하고, 1200℃ 상태에서 주형(mold) 내부로 주입하여 타일 형상 제품으로 성형하여 타일을 제작한다. 이와 같은 바잘트(Basalt) 타일은 고강도 특성이 우수하여 건축물의 내, 외장재로 널리 사용되고 있으나, 현재 국내에서 사용 중인 바잘트 제품은 대부분 체코, 독일, 중국 등으로부터 고가로 수입되는 상황이다.On the other hand, basalt products made by melting basalt at high temperatures are commonly used for high-strength tiles. At this time, the basalt product is completely melted in a melting furnace at 1280 ° C and injected into a mold at a temperature of 1200 ° C to form a tile into a tile-shaped product. Basalt tiles have been widely used as interior and exterior materials for buildings because of their high strength properties. However, most of the basalt products currently in use in Korea are imported at high prices from Czech Republic, Germany, and China.
이에, 종래에는 이러한 고가의 제품을 대체하기 위해 현무암을 용융하여 타일을 제조하는 방법 외에, 강 제조 공정에서 발생하는 슬래그에 규사, 형석, 탄산나트륨 및 B2O2 등의 플럭스와 Cr2O3 등을 기핵물질로 첨가 및 혼합하여 타일을 제조하는 방법을 사용하였다. 그러나, 슬래그에 첨가되는 플럭스나 기핵물질로 첨가되는 물질은 상대적으로 고가이고, 상기 방법은 아노사이트계의 상 생성을 목적으로 하는 기술로서, 바잘트 제품의 특성과 유사하지 못하여 최종적으로 제작된 타일이 쉽게 변형되는 문제점이 있다. Conventionally, in order to replace such an expensive product, there has been proposed a method of producing tiles by melting basalt, as well as fluxes such as silica sand, fluorite, sodium carbonate and B 2 O 2 and Cr 2 O 3 Was added as a nucleus material and mixed to prepare a tile. However, the flux added to the slag or the material added as a nucleophilic material is relatively expensive, and the above-described method is a technique aiming at producing an anosite-based phase, which is not similar to the characteristics of the basalt product, Is easily deformed.
본 발명은 각종 슬래그 및 산업 부산물을 활용하여 강도 및 내마모성을 증가시켜 바잘트 타일과 유사한 타일 및 이의 제조 방법을 제공한다. The present invention utilizes various slags and industrial byproducts to increase strength and abrasion resistance, thereby providing a tile similar to a bar-tile tile and a method of manufacturing the same.
본 발명은 천연광석인 현무암의 사용을 억제하거나 방지할 수 있는 타일 및 이의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a tile capable of suppressing or preventing the use of basalt, which is a natural ore, and a method of manufacturing the tile.
본 발명은 고가의 기핵물과 같은 첨가제의 사용을 억제하거나 방지할 수 있어 최종 제품의 변형을 억제하고, 제작에 소요되는 비용을 감소시킬 수 있는 타일 및 이의 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a tile capable of suppressing or preventing the use of an additive such as expensive cyanoacrylate, suppressing deformation of the final product, and reducing the cost of production, and a method of manufacturing the same.
본 발명은 휘석 계통의 결정상 즉, 아우가이트(augite)와 엔스타타이트(enstatite) 결정상을 갖는 타일 및 이의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a crystal phase of a pyroxene system, that is, a tile having an augite and an enstatite crystal phase, and a method for producing the same.
본 발명의 실시 형태에 따른 타일은, 타일로서, 타일 몸체는 강의 생산 공정 중 발생하는 슬래그와 산업 부산물이 배합되어 제조되며, 상기 타일 몸체는 45 내지 55 중량%의 이산화규소(SiO2), 10 내지 15 중량%의 철 산화물(Fe2O3), 10 내지 15 중량%의 산화알루미늄(Al2O3), 8 내지 13 중량%의 칼슘 산화물(CaO) 및 10 내지 15 중량%의 마그네슘 산화물(MgO)의 주요 성분 및 기타 불가피하게 섞인 불순물을 함유한다. A tile according to an embodiment of the present invention is manufactured by mixing a slag and an industrial byproduct generated during a steel manufacturing process, and the tile body comprises 45 to 55% by weight of silicon dioxide (SiO 2 ), 10 (Fe 2 O 3 ), 10-15 wt% aluminum oxide (Al 2 O 3 ), 8-13 wt% calcium oxide (CaO), and 10-15 wt% magnesium oxide MgO) and other inevitably mixed impurities.
상기 슬래그는 페로니켈 슬래그, 탈린 슬래그 및 전로 슬래그를 포함하고, 상기 산업 부산물은 플라이 애쉬를 포함할 수 있다. The slag may include ferronickel slag, talline slag, and converter slag, and the industrial byproduct may include fly ash.
상기 페로니켈 슬래그, 상기 탈린 슬래그, 상기 전로 슬래그 및 상기 플라이 애쉬의 비율은 중량%로, 각각 33 내지 38 중량%, 5 내지 10 중량%, 15 내지 20 중량%, 35 내지 45 중량%의 비율로 배합될 수 있다. The proportion of the ferronickel slag, the talline slag, the converter slag and the fly ash is 33 to 38% by weight, 5 to 10% by weight, 15 to 20% by weight and 35 to 45% by weight, .
상기 타일 몸체는 휘석 계통의 결정질 상을 포함할 수 있다. The tile body may comprise a crystalline phase of a pyroxene system.
상기 타일 몸체는 아우가이트(augite) 또는 엔스타타이트(enstatite) 결정질 상을 포함할 수 있다.
The tile body may comprise an augite or enstatite crystalline phase.
본 발명의 실시 예에 따른 타일 제조 방법은, 강의 생산 공정 중 발생하는 슬래그 및 산업 부산물을 마련하는 과정, 상기 슬래그와 상기 부산물을 측량하고, 중량%로, 이산화규소(SiO2) : 45 내지 55 중량%, 철 산화물(Fe2O3) : 10 내지 15 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) : 10 내지 15 중량%, 칼슘 산화물(CaO) : 8 내지 13 중량%, 마그네슘 산화물(MgO) : 10 내지 15 중량%를 함유하도록 조성비를 제어하는 과정, 상기 슬래그와 상기 부산물을 배합하는 과정, 조성물을 용융하는 과정, 용융물을 보온하는 과정, 용융물을 타일 형상으로 성형하는 과정 및 성형물을 열처리하는 과정을 포함할 수 있다. A method of manufacturing a tile according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing slag and industrial byproducts generated during a steel manufacturing process, measuring the slag and the byproduct, measuring silicon dioxide (SiO 2 ) 10 to 15% by weight of iron oxide (Fe 2 O 3 ), 10 to 15% by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), 8 to 13% by weight of calcium oxide (CaO) : 10 to 15% by weight of the slag; mixing the slag with the by-product; melting the composition; heating the melt; molding the melt into a tile shape; Process.
상기 슬래그는 페로니켈 슬래그, 탈린 슬래그 및 전로 슬래그이며, 상기 부산물은 플라이 애쉬일 수 있다. The slag is ferronickel slag, talline slag and converter slag, and the by-product may be fly ash.
상기 용융물을 보온하는 과정은 1150 내지 1250℃의 범위에서 수행될 수 있다. The process of inserting the melt may be performed in the range of 1150 to 1250 ° C.
상기 성형과정은 상기 용융물을 몰드에 주입하여 수행되며, 상기 용융물을 주입하기 전 상기 몰드를 예열할 수 있다.The molding process is performed by injecting the melt into a mold, and the mold may be preheated before injecting the melt.
상기 몰드의 예열온도 범위는 200 내지 400℃일 수 있다. The preheating temperature range of the mold may be between 200 and 400 < 0 > C.
상기 성형물을 열처리하는 과정은 상기 성형물을 결정화 온도(880℃) 이하의 온도에서 유지하는 어닐링 단계를 포함할 수 있다. The step of heat-treating the shaped article may include an annealing step of holding the shaped article at a temperature not higher than the crystallization temperature (880 ° C).
상기 열처리 과정은 상기 어닐링 단계 전에 상기 성형물을 유리 천이 온도(710℃) 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 of at least the glass transition temperature (710 ° C) 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.
본 발명의 실시 예에 따른 타일 및 이의 제조 방법에 의하면, 강 생산 공정에서 발생하는 슬래그 및 화력 발전소의 산업 부산물을 이용하여 고강도의 타일을 제조한다. 이러한 조성물로 제작된 타일은 종래의 바잘트 타일의 조성과 유사한 휘석 계통의 결정상(즉, 아우가이트(augite) 와 엔스타타이트(enstatite))을 갖는다. 이에, 각종 슬래그 및 산업 부산물을 원료로하는 조성물을 이용하여 제작된 타일은 바잘트 타일을 대체할 수 있기 때문에 종래에 바잘트 타일을 제작하기 위해 사용되는 원료의 소모를 방지할 수 있다. 즉, 종래에 바잘트 타일을 제작하기 위해 사용되는 현무암을 대체함으로써, 천연광석인 현무암을 보호할 수 있으며, 수입되는 고강도 타일의 원자재 부담도 감소시킬 수 있다. According to the tile according to the embodiment of the present invention and the method of manufacturing the same, high-strength tiles are manufactured using slag generated in a steel production process and industrial by-products of a thermal power plant. The tiles made from such compositions have pyroxene-based crystalline phases (i. E., Augite and enstatite) similar to those of conventional bar-tile tiles. Thus, the tiles manufactured by using various slag and industrial by-products as raw materials can replace the bar-tack tiles, so that consumption of the raw materials used for manufacturing the bar-tack tiles in the past can be prevented. That is, it is possible to protect the basalt, which is a natural ore, by replacing the basalt used to manufacture the basalt tile in the past, and to reduce the burden on the raw materials of the imported high-strength tile.
또한, 각종 슬래그 및 산업 부산물을 종래와 같이 매립 용도, 시멘트 원료 등으로 사용되는 것 이외에 각종 건축 재료로 사용되는 타일로 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 widely used as tiles used for various construction materials in addition to being used for landfill, 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 고강도 타일을 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, high-strength tiles can be mass-produced at a low price. In addition, it does not emit harmful substances and is harmless to the human body.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 타일 제조 방법을 차례대로 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1의 타일 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 타일 조성물의 TG-DTA 패턴을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 열처리 패턴을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 타일의 강도 및 마모 특성을 나타낸 표이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 타일을 나타내는 사진이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart showing a tile manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view schematically showing a tile 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 tile 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 wear characteristics of a tile according to an embodiment of the present invention.
7 is a photograph showing a tile 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.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를“포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구송요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
Throughout the specification, when an element is referred to as " including " an element, it means that it can include other elements, not the exclusion of other elements unless specifically stated otherwise.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 타일 제조 방법을 차례대로 나타내는 순서도이다. 도 2는 도 1의 타일 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 타일 조성물의 TG-DTA 패턴을 도시한 그래프이다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 열처리 패턴을 도시한 그래프이다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 타일의 강도 및 마모 특성을 나타낸 표이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 타일을 나타내는 사진이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart showing a tile manufacturing method according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view schematically showing a tile 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 tile 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 wear characteristics of a tile according to an embodiment of the present invention. 7 is a photograph showing a tile according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따른 타일(T)은 강의 생산 공정 중 발생하는 3종의 슬래그와 산업 부산물을 배합한 4종을 활용하여 제작되며, 각종 건축물의 내·외장재로 사용될 수 있다. 여기서, 조성물은 슬래그 및 산업 부산물을 분말 형태로 만들고, 설정된 성분비로 원료를 배합하여 제조된다. 이의 조성비로 제조된 타일은 휘석 계통의 결정질 상, 즉, 아우가이트(augite) 또는 엔스타타이트(enstatite) 결정질의 상을 갖도록 설정된다.
The tile (T) according to the embodiment of the present invention is manufactured by utilizing four kinds of blends of three types of slags and industrial byproducts generated during a steel manufacturing process and can be used as interior and exterior materials for various buildings. 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. The tile produced in its composition ratio is set to have a crystalline phase of a pyroxene system, that is, an augite or enstatite crystalline phase.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 타일 및 이의 제조 방법에 대한 설명에 앞서, 타일을 제작하기 위해 조성물로 사용되는 원료(슬래그 및 플라이 애쉬)에 대해 간략하게 설명하기로 한다. Hereinafter, raw materials (slag and fly ash) used as a composition for manufacturing a tile will be briefly described before describing a tile according to an embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof.
슬래그(Slag)Slag
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, 강에 함유된 인(P)을 제거하기 위한 탈린 공정 및 전로의 쇳물을 강철로 정련하는 제강공정에서 발생하는 전로 슬래그로 총 3종이 사용된다. 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 composed of ferronickel slag (Fe-Ni slag) produced as a by-product in an iron-nickel alloy manufacturing process, a tallin process for removing phosphorus (P) contained in the steel, Three types of converter slag are used in the steelmaking process.
이때, 페로니켈 슬래그, 탈린 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. In this case, the ferro-nickel slag, Tallinn slag and converter slag is a component inevitably contained and other components or impurities in addition to the main ingredient fluorine (F), phosphorus pentoxide (P 2 O 5), chromium ocher (Cr 2 O 3), oxide nickel (NiO), copper oxide (CuO), zinc oxide (ZnO), strontium oxide (SrO), and zirconium oxide (ZrO 2), pentoxide, niobium (Nb 2 O 5), sulfur (P), carbon (C), etc. .
플라이 애쉬(Fly ash)Fly ash
플라이 애쉬는 삭탄을 연소하는 화력발전소 등에서 발생하는 석탄재 중 미분탄 연소 보일러의 집진기로 포집되는 입자상의 물질로서, 주성분은 SiO2, Al2O3, 유리질이며 구형에 가까운 입자형상을 갖는다. 플라이 애쉬는 시멘트에 혼합하여 플라이 애쉬 시멘트로서도 사용될 수 있다.
Fly ash is a particulate matter that is collected by a dust collector of a pulverized coal combustion boiler among coal ash generated in a coal-fired thermal power plant. The main component is SiO 2 , Al 2 O 3 , vitreous and has a shape close to 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.
슬래그Ferronickel
Slag
표 1에 표현된 바와 같이 페로니켈 슬래그, 전로 슬래그, 탈린 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, talline 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 타일이 제조되도록 조성물의 조성비를 설정하여 페로니켈 슬래그, 전로슬래그, 탈린 슬래그와 플라이 애쉬를 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 tile having a pyroxene-based crystalline phase (that is, augite or Enstatite) similar to the composition of the Basalt product can be prepared to form ferronickel slag, This is because slag and fly ash must be blended. Therefore, the composition ratio of the main elements will be described in detail below.
다음으로 페로니켈 슬래그, 전로슬래그, 탈린 슬래그 및 플라이 애쉬를 배합하여 제조되는 조성물에 관해 설명한다.Next, a composition prepared by blending ferronickel slag, converter slag, talline slag, and fly ash will be described.
본 발명의 타일 제조에 사용되는 조성물의 중량비는, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 것처럼, 페로니켈 슬래그와 전로 슬래그, 탈린 슬래그 및 플라이 애쉬의 비율이 각각 33 내지 38 중량%, 15 내지 20 중량%, 5 내지 10 중량%, 35 내지 45 중량%의 비율로 배합하여 조성물을 제조한다.The weight ratio of the composition used for producing the tile of the present invention is such that the ratio of the ferronickel slag to the converter slag, talline slag and fly ash is 33 to 38 wt%, respectively, as shown in Figs. 3A and 3B, 15 to 20% by weight, 5 to 10% by weight, and 35 to 45% by weight.
각 원료가 배합된 조성물의 성분비는 이산화규소(SiO2)가 45 내지 55 중량%, 철 산화물(Fe2O3)이 10 내지 15 중량%, 산화알루미늄(Al2O3)이 10 내지 15 중량%, 칼슘 산화물(CaO)이 8 내지 13 중량%, 마그네슘 산화물(MgO)이 10 내지 15 중량%을 함유한다.
The composition ratio of the composition containing each raw material is 45 to 55 wt% of silicon dioxide (SiO 2 ), 10 to 15 wt% of iron oxide (Fe 2 O 3 ), 10 to 15 wt% of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) %, Calcium oxide (CaO) in an amount of 8 to 13% by weight, and magnesium oxide (MgO) in an amount of 10 to 15% by weight.
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(SiOSilicon dioxide (SiO 22 ))
이산화 규소(SiO2)는 45 중량% 미만으로 포함되면, 열처리 과정 혹은 열처리 후 최종 제품 타일에서 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 tile after the heat treatment or the 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(FeIron oxide (Fe 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 (Fe 2 O 3 ) 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(AlAluminum oxide (Al 22 OO 33 ))
산화알루미늄(Al2O3)은 조성물의 용융점을 낮추는 기능과 조성물이 용융 상태일 때 점도에 영향을 미친다. 이때, 산화알루미늄이 10 중량% 미만으로 포함되면 조성물의 용융점을 감소시키는 것이 어려워 조성물 용융이 용이하지 않고, 15 중량% 초과하여 포함되면 조성물의 점도가 상승하여 제품에 변형이 야기되는 문제점이 발생한다. 따라서, 조성물의 전체 조성 중 산화알루미늄은 10 내지 15 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 10% 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 exceeding 15% by weight, the viscosity of the composition increases, . Therefore, it is preferable that aluminum oxide in the entire composition of the composition contains 10 to 15% by weight.
칼슘 산화물(CaO), 마그네슘 산화물(MgO)Calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO)
칼슘 산화물(CaO)과 마그네슘 산화물(MgO)은 조성물에 포함되어 염기도를 조정하는 것으로서, 본 발명에서는 종래의 바잘트 타일과 유사한 결정상을 갖도록 제어된 조성물의 전체 중량을 기준으로, 칼슘 산화물은 8 내지 13 중량%, 마그네슘 산화물은 10 내지 15 중량%를 함유하도록 할 수 있다. 이때, 칼슘 산화물과 마그네슘 산화물의 함량 범위가 상기 범위를 초과하는 경우에는 상기 조성물을 갖고 제작되는 타일(T)에 크랙이 발생하거나 파괴되고, 변형이 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 칼슘 산화물과 마그네슘 산화물은 상기 범위로 함유될 수 있다.
Calcium oxide (CaO) and magnesium oxide (MgO) are included in the composition to adjust the basicity. In the present invention, based on the total weight of the composition controlled to have a crystal phase similar to that of a conventional bar-tart tile, 13% by weight of magnesium oxide, and 10 to 15% by weight of magnesium oxide. If the content of the calcium oxide and the magnesium oxide exceeds the above range, cracks are generated or destroyed in the tile T formed with the composition, and deformation occurs. Therefore, calcium oxide and magnesium oxide can be contained in the above range.
조성물은 강 생산 공정에서 부생되는 상기 슬래그 및 화력발전소에서 발생된 산업 부산물을 분말 형태로 만들어 설정된 중량비 및 조성비가 되도록 배합하여 제조하고, 최종적으로 제작되는 타일(T)은 현무암 조성과 유사한 휘석 계통의 결정질 상 즉, 아우가이트 결정질 및 엔스타타이드 결정질 상을 나타낸다.
The composition is produced by mixing the slag produced as a by-product in the steel production process and the industrial by-products generated from the thermal power plant in powder form so as to have a set weight ratio and composition ratio. The finally produced tile (T) Crystalline phase, i.e., augite crystalline and enstatite crystalline phases.
이하에서는, 상기 조성물을 갖고 본 발명의 실시 예에 따른 타일 제조 방법에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a tile according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 타일 제조 방법은 강의 생산 공정 중 발생하는 슬래그 3종 및 산업 부산물 1종을 마련하는 과정과, 슬래그와 부산물을 측량하고 중량%로, 이산화규소(SiO2) : 45 내지 55 중량%, 철 산화물(Fe2O3) : 10 내지 15 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) : 10 내지 15 중량%, 칼슘 산화물(CaO) : 8 내지 13 중량%, 마그네슘 산화물(MgO) : 10 내지 15 중량%를 함유하도록 조성비를 제어하는 과정, 슬래그와 부산물을 배합하는 과정, 조성물을 용융하는 과정, 용융물을 보온하는 과정, 용융물을 타일 형상으로 성형하는 과정 및 성형물을 열처리하는 과정을 포함한다.
Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a tile according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing three kinds of slags and one kind of industrial byproducts generated during a steel manufacturing process, measuring slag and byproducts, (Al 2 O 3 ): 10 to 15 wt%, Ca oxide: 8 to 13 wt% (SiO 2 ): 45 to 55 wt%, iron oxide (Fe 2 O 3 ): 10 to 15 wt% A process of mixing the slag and the by-product, a process of melting the composition, a process of warming the melt, a process of molding the melt into a tile shape, a process of mixing the slag and the byproduct, And heat treating the molded product.
먼저, 강의 생산 공정 중 발생된 페로니켈 슬래그, 탈린 슬래그 및 전로 슬래그와, 화력 발전소에서 발생하는 플라이 애쉬에 함유된 수분을 100℃ 이상에서 건조시켜 원료를 마련하며, 용융이 용이하도록 페로니켈 슬래그, 탈린 슬래그, 전로 슬래그 및 플라이 애쉬는 분말 형태로 마련한다(S100). 이때, 페로니켈 슬래그는 평균 30㎜ 이하이며, 탈린 슬래그 및 전로 슬래그와 같은 슬래그는 덩어리 상태이기 때문에 분쇄과정을 통해 소정 입도(예 : 5㎜ 이내)까지 분쇄하여 분말형태를 가지도록 마련할 수 있다. 한편, 플라이 애쉬는 분말 형태로 되어 있어 특별한 분쇄나 분리 과정은 요구되지 않을 수 있다. First, the raw material is prepared by drying the moisture contained in the flyash slag, talline slag, converter slag, and fly ash generated in the thermal power plant during the steel manufacturing process at a temperature of 100 ° C. or higher, and ferronickel slag, Talline slag, converter slag, and fly ash are prepared in powder form (S100). At this time, the ferronickel slag has an average length of 30 mm or less, and since the slag such as talline slag and converter slag is in a lump state, it can be pulverized to a predetermined particle size (for example, 5 mm or less) . On the other hand, the fly ash is in the form of powder, so that no particular pulverization or separation process is required.
다음, 분말 형태로 마련된 상기 페로니컬 슬래그, 탈린 슬래그, 전로 슬래그 및 플라이 애쉬를 측정하고 조성비를 제어한다(S200). 예컨대, 전체 조성물의 중량을 기준으로 페로니켈 슬래그의 분말이 33 내지 38 중량%, 탈린 슬래그의 분말이 5 내지 10 중량%, 전로 슬래그의 분말이 15 내지 20 중량%, 애쉬 플라이의 분말이 35 내지 45 중량%를 갖도록 준비하며, 동시에 5종의 주요 성분(이산화 규소, 철 산화물, 산화알루미늄, 칼슘 산화물, 마그네슘 산화물)이 전술한 조성비(도 3의 (a))를 갖도록 제어한 후, 원료를 배합한다(S300). 예컨대, 분말 형태로 각각 마련된 페로니컬 슬래그, 탈린 슬래그, 전로 슬래그와 플라이 애쉬 총 4종을 혼련기 내부로 투입하여 위에서 설명한 기본 배합비율로 배합할 수 있다. Next, the ferronick slag, talline slag, converter slag, and fly ash provided in powder form are measured and the composition ratio is controlled (S200). For example, based on the weight of the total composition, 33 to 38% by weight of the powder of ferronickel slag, 5 to 10% by weight of the powder of talline slag, 15 to 20% by weight of the powder of the converter slag, (Silicon dioxide, iron oxide, aluminum oxide, calcium oxide, and magnesium oxide) are controlled to have the above-described composition ratio (FIG. 3 (a)), and then the raw material (S300). For example, four kinds of ferronick slag, talline slag, converter slag and fly ash, which are respectively provided in powder form, can be put into the kneader and mixed at the basic blending ratio described above.
배합된 조성물이 마련되면, 조성물은 용융로에 장입되고, 조성물의 완전 용융 온도까지 용융로의 온도를 승온시킨 후, 조성물을 완전 용융 시킨다(S400). 이때, 조성물은 1200℃ 이상의 온도로 가열된 용융로(100)에 장입되고, 완전 용융을 위해 용융로(100)를 1400℃ 이상으로 승온하여 조성물을 완전 용융시켜 균질화한다. 여기서, 완전 용융 온도를 결정하기 위해 조성물을 구성하는 원료의 용융점을 기반으로 유출할 수 있다. 예컨대, 페로니켈 슬래그의 용융점은 1410℃, 탈린 슬래그의 용융점은 1350℃, 전로 슬래그의 용융점은 1380℃ 및 플라이 애쉬의 용융점은 1385℃이다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 4종의 원료 모두를 완전 용융할 수 있는 1400℃ 이상의 온도로 설정하였다. When the compounded composition is prepared, the composition is charged into the melting furnace, and after the temperature of the melting furnace is raised to the complete melting temperature of the composition, the composition is completely melted (S400). At this time, the composition is charged into the
조성물이 완전 용융되면, 용융물을 출탕하기 전 보온하는 과정이 수행된다(S500). 이때, 용융물은 1150 내지 1250℃의 온도 범위로 유지된 일정 용량의 크기를 갖는 보온로(200)에서 보온할 수 있다. 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, the melt can be kept in a warming
다음으로, 용융물을 제조하고자 하는 형상의 성형 틀인 각종 형상의 몰드(mold) 내로 유입하여 타일(T)을 형성한다(S600). 이때, 용융물은 보온로(200)에서 직접 출탕되거나, 보온로(200)와 몰드(400) 중간에 간이 래들(300)을 이용하여 몰드(400)로 유입될 수 있다. 한편, 몰드(400)는 금속 재질로 만들어진 것을 사용할 수 있으며, 특히 주강 재질로 몰드(400)를 제작하는 것이 용융물을 이형시키는데 용이하다. 또한, 몰드(400)는 실제 조업을 고려하여 턴 테이블 방식으로 제작되어 일정 시간 동안 성형과정이 진행될 수 있도록 할 수 있다. 이때, 몰드(400)에 의해 성형되는 타일(T)의 형상은 한정되지 않고 타일의 몸체는 소정 면적을 가지는 다양한 다각형 또는 원형으로 제작될 수 있으며, 타일 몸체를 구성하는 면 중 넓은 일면에 돌출되는 돌기를 갖고 제작되어, 시각 장애인의 보행을 안내할 수 있는 타일로 제작될 수 있다. Next, the tile T is formed by flowing the melted material into molds of various shapes, which is a molding die having a shape to be manufactured (S600). At this time, the molten material may be directly sprinkled in the warming
한편, 타일(T)을 성형하는 과정에서 몰드 내로 완전 용융된 용융물을 유입하기 전에, 각종 형상의 몰드를 200 내지 400℃로 예열하여 마련하는 단계가 포함될 수 있다. 이는, 각종 형상의 몰드 내로 유입되는 용융물의 온도와 몰드 표면 온도의 차이에 의해 성형되는 타일이 급냉되어 타일(T) 표면에 유리질이 생성되거나 크랙이 발생하는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.Meanwhile, it may include a step of pre-heating the molds of various shapes to 200 to 400 ° C before introducing the completely melted melt into the mold in the process of molding the tile T. This can suppress or prevent glassy formation or cracking on the surface of the tile T due to rapid cooling of the tile formed by the difference between the temperature of the melt and the surface temperature of the molten glass flowing into the molds of various shapes.
몰드에 의해 성형된 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. In the molded article molded by the mold, a heat treatment process is performed in the heat treatment furnace (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, 타일 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 was performed as shown in FIG. 4 with the tile producing composition. 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 710℃ 부근이며, 결정화 온도는 880℃ 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 in the vicinity of 710 ° C and the crystallization temperature is in the vicinity of 880 ° 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 780℃ 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 at a temperature of 780 ° C for 1 to 6 hours in a heat treatment furnace, followed by cooling to 200 ° C at a temperature of 0.5-1 ° 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 1 내지 6시간 유지 후, 1분당 0.5 내지 1℃ 이하로 200℃까지 냉각되는 열처리 과정으로 진행된다. 일례로, 730 내지 760℃에서 1시간을 유지한 후, 다시 780℃의 온도로 승온하여 1 내지 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 730 to 760 占 폚 for 1 hour, raised to 780 占 폚, maintained 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.
전술한 바와 같이 열처리가 완료되면, 타일(T)은 100℃ 이하의 온도에서 열처리로로부터 꺼낸다. 이는 급격한 온도변화에 의해 타일(T)의 물성이 변화하는 것을 억제하거나 방지하기 위해서 상기 온도 이하에서 꺼내는 것이 좋다. 이후, 타일(T)은 다이아몬드 연마기로 표면가공 할 수 있다. 도 6을 참조하면, 최종 생산된 타일(T)의 굽힙 강도, 압축강도 및 마모율을 기존의 바잘트 타일의 굽힘강도, 압축강도 및 마모율과 비교한 표를 볼 수 있다. When the heat treatment is completed as described above, the tile T is taken out from the heat treatment furnace at a temperature of 100 DEG C or lower. It is preferable that the temperature is lower than or equal to the above temperature so as to suppress or prevent the physical properties of the tile T from changing due to a rapid temperature change. Thereafter, the tile T can be surface-processed with a diamond grinder. Referring to FIG. 6, a table comparing the bending strength, compressive strength, and wear rate of the final produced tile T with the bending strength, compressive strength, and wear rate of a conventional barbed tile can be seen.
이때, 굽힘강도는 굽힘 하중에 대한 변형저항을 나타내고, 압축강도는 재료가 파괴되지 않고 견딜 수 있는 최대의 압축응력을 의미한다. At this time, the bending strength represents the deformation resistance against the bending load, and the compressive strength means the maximum compressive stress that the material can withstand without breaking.
일반적으로, 고강도 타일은 45 MPa 및 300 MPa의 굽힘강도 및 압축강도를 갖고, 마모율은 1.0%에 근사한 값을 나타낸다. 한편, 본 발명의 실시 예에 따른 타일(T)의 굽힘강도 및 압축강도를 살펴보면, 각각 55 내지 60 MPa의 굽힘강도와 300 내지 500 MPa의 압축강도를 보여주고 있으며, 마모율은 0.8 내지 1.0%의 값을 나타낸다.Generally, the high strength tile has a bending strength and a compressive strength of 45 MPa and 300 MPa, and the wear rate shows a value close to 1.0%. The bending strength and the compressive strength of the tile T according to the embodiment of the present invention show a flexural strength of 55 to 60 MPa and a compressive strength of 300 to 500 MPa respectively and a wear rate of 0.8 to 1.0% Value.
때문에, 본 발명의 4종의 원료, 즉, 페로니켈 슬래그, 탈린 슬래그, 전로 슬래그 및 플라이 애쉬를 사용하여 제작된 도7의 타일(T)은 종래의 바잘트 타입의 타일과 비교하였을 때, 증가된 굽힘강도 및 압축강도를 나타내기 때문에 종래의 타일을 대체하며, 종래의 타일보다 압력의 영향을 더욱 받는 분야에 사용될 수 있다.
Therefore, the tile T of FIG. 7 produced using the four raw materials of the present invention, namely, ferronickel slag, talline slag, converter slag, and fly ash, And thus it can be used in fields which are more influenced by pressure than conventional tiles.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 타일 및 타일 제조 방법은, 강 생산 공정 중 발생하는 3종의 슬래그와, 산업 부산물 1종을 이용한다. 즉, 페로니켈 슬래그, 탈린 슬래그, 전로 슬래그 및 플라이 애쉬를 이용하여 종래의 바잘트 타일의 조성과 유사한 휘석 계통의 결정상을 가질 수 있어 고강도의 바잘트 타일을 대체할 수 있다. As described above, in the tile and tile manufacturing method according to the embodiment of the present invention, three types of slags and one kind of industrial byproducts generated during the steel production process are used. That is, the ferro-nickel slag, the talline slag, the converter slag, and the fly ash can be used to have a crystal phase of a pyroxene system similar to that of a conventional bar-tile tile, thereby replacing the high-strength bar-tile tile.
때문에, 종래에 바잘트 타일을 제작하기 위해 사용되는 현무암의 사용을 방지할 수 있어, 천연광석인 현무암을 보호할 수 있다. 그리고 수입되는 고강도 타일의 원자재 부담도 감소시킬 수 있다. Therefore, it is possible to prevent the use of the basalt which is conventionally used for producing the basalt tile, and to protect the basalt which is natural ore. And it can reduce the raw material burden of imported high strength tile.
또한, 종래에 고가의 현무암을 이용을 방지하기 위해 강 제조 공정에서 발생하는 슬래그에 첨가되는 고가의 기핵물질의 사용을 방지할 수 있어, 제품의 수익성을 증가시킬 수 있고 제작에 소모되는 비용을 감소시킬 수 있다.
In addition, in order to prevent the use of expensive basalt in the past, it is possible to prevent the use of expensive nuclear material added to the slag generated in the steel making process, thereby increasing the profitability of the product and reducing the cost .
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.
T : 타일
100 : 용융로 200 : 보온로
300 : 레이들 400 : 몰드T: Tile
100: Melting furnace 200: Insulating furnace
300: ladle 400: mold
Claims (13)
타일 몸체는 45 내지 55 중량%의 이산화규소(SiO2), 10 내지 15 중량%의 철 산화물(Fe2O3), 10 내지 15 중량%의 산화알루미늄(Al2O3), 8 내지 13 중량%의 칼슘 산화물(CaO) 및 10 내지 15 중량%의 마그네슘 산화물(MgO)의 주요 성분 및 기타 불가피하게 섞인 불순물을 함유하고,
상기 타일 몸체는 강의 생산 공정 중 발생하는 슬래그와 산업 부산물이 배합, 용융, 보온, 성형 및 유리 천이 온도(710℃) 이상의 온도에서 유지하는 서브 어닐링 단계로 열처리하여 제조되는 타일.As a tile,
The tile body comprises 45 to 55 wt% silicon dioxide (SiO 2 ), 10 to 15 wt% iron oxide (Fe 2 O 3 ), 10 to 15 wt% aluminum oxide (Al 2 O 3 ), 8 to 13 wt% % Of calcium oxide (CaO) and 10 to 15% by weight of magnesium oxide (MgO) and other inevitably mixed impurities,
Wherein the tile body is manufactured by heat treating the slag and the industrial byproducts generated during the steel manufacturing process to a sub-annealing step of mixing, melting, keeping warm, molding, and maintaining the temperature at a glass transition temperature (710 deg.
상기 슬래그는 페로니켈 슬래그, 탈린 슬래그 및 전로 슬래그를 포함하고, 상기 산업 부산물은 플라이 애쉬를 포함하는 타일.The method according to claim 1,
Wherein the slag comprises ferronickel slag, talline slag and converter slag, and the industrial by-product comprises fly ash.
상기 페로니켈 슬래그, 상기 탈린 슬래그, 상기 전로 슬래그 및 상기 플라이 애쉬의 비율은 중량%로,
각각 33 내지 38 중량%, 5 내지 10 중량%, 15 내지 20 중량%, 35 내지 45 중량%의 비율로 배합되는 타일. The method of claim 2,
Wherein the ratio of the ferronickel slag, the talline slag, the converter slag, and the flyash is in weight percent,
Tiles are blended in proportions of 33 to 38 wt%, 5 to 10 wt%, 15 to 20 wt%, and 35 to 45 wt%, respectively.
상기 타일 몸체는 휘석 계통의 결정질 상을 포함하는 타일.The method according to claim 1,
Wherein the tile body comprises a crystalline phase of a pyroxene system.
상기 타일 몸체는 아우가이트(augite) 또는 엔스타타이트(enstatite) 결정질 상을 포함하는 타일.The method of claim 4,
Wherein the tile body comprises an augite or enstatite crystalline phase.
강의 생산 공정 중 발생하는 슬래그 및 산업 부산물을 마련하는 과정;,
상기 슬래그와 상기 부산물을 측량하고, 중량%로, 이산화규소(SiO2) : 45 내지 55 중량%, 철 산화물(Fe2O3) : 10 내지 15 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) : 10 내지 15 중량%, 칼슘 산화물(CaO) : 8 내지 13 중량%, 마그네슘 산화물(MgO) : 10 내지 15 중량%를 함유하도록 조성비를 제어하는 과정;
상기 슬래그와 상기 부산물을 배합하는 과정;
조성물을 용융하는 과정;
용융물을 보온하는 과정;
용융물을 타일 형상으로 성형하는 과정; 및
성형물을 열처리하는 과정;을 포함하며,
상기 성형물을 열처리하는 과정은 상기 성형물을 유리 천이 온도(710℃) 이상의 온도에서 유지하는 서브 어닐링 단계;를 포함하는 타일 제조 방법.A method of manufacturing a tile,
The process of preparing slag and industrial byproducts generated during the steel production process;
The slag and to survey the by-product and,% by weight, silicon dioxide (SiO 2): 45 to 55% by weight of iron oxide (Fe 2 O 3): 10 to 15% by weight, aluminum (Al 2 O 3) oxide: 10 to 15% by weight of calcium oxide, 8 to 13% by weight of calcium oxide (CaO), and 10 to 15% by weight of magnesium oxide (MgO);
Mixing the slag and the by-product;
Melting the composition;
The process of keeping the melt warm;
A process of molding the melt into a tile shape; And
And heat treating the molded product,
And a sub-annealing step of heat-treating the molded product, wherein the sub-annealing step maintains the molded product at a temperature equal to or higher than a glass transition temperature (710 ° C).
상기 슬래그는 페로니켈 슬래그, 탈린 슬래그 및 전로 슬래그이며, 상기 부산물은 플라이 애쉬인 타일 제조 방법.The method of claim 6,
Wherein the slag is a ferronickel slag, a talline slag and a converter slag, and the by-product is fly ash.
상기 용융물을 보온하는 과정은 1150 내지 1250℃의 범위에서 수행되는 타일 제조 방법.The method of claim 6,
Wherein the step of heating the melt is performed at a temperature in the range of 1150 to 1250 占 폚.
상기 성형과정은 상기 용융물을 몰드에 주입하여 수행되며, 상기 용융물을 주입하기 전 상기 몰드를 예열하는 타일 제조 방법.The method of claim 6,
Wherein the molding process is performed by injecting the melt into a mold, and preheating the mold before injecting the melt.
상기 몰드의 예열온도 범위는 200 내지 400℃인 타일 제조 방법.The method of claim 9,
Wherein the preheating temperature range of the mold is 200 to 400 ° C.
상기 성형물을 열처리하는 과정은 상기 성형물을 결정화 온도(880℃) 이하의 온도에서 유지하는 어닐링 단계를 포함하는 타일 제조 방법.The method of claim 6,
Wherein the step of heat treating the shaped article includes an annealing step of holding the shaped article at a temperature not higher than the crystallization temperature (880 ° C).
상기 열처리 과정 이후에 상기 성형물을 냉각하는 과정을 수행하고,
상기 성형물은 분당 0.5 내지 1.0℃의 속도로 냉각하는 타일 제조 방법.The method of claim 11,
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 占 폚 per minute.
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