KR102288887B1

KR102288887B1 - 철계분말의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 철계분말

Info

Publication number: KR102288887B1
Application number: KR1020170046149A
Authority: KR
Inventors: 윤준철; 류현곤; 최현규; 유지민
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2017-04-10
Publication date: 2021-08-12
Also published as: KR20180114423A; US20180290213A1; US10926332B2; CN108687356A

Abstract

본 발명은 크롬을 포함하는 철계분말의 제조시 크롬의 함량을 목표 함량 대비 적정 수준으로 더 많이 함유시킨 잉곳을 이용하여 크롬의 회수율을 향상시킬 수 있는 철계분말의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 철계분말의 제조방법은 크롬(Cr)을 함유하는 철계분말을 제조하는 방법으로서, 최종 생성되는 철계분말의 크롬(Cr) 목표 함량 대비 크롬(Cr)의 함량을 1 ~ 30% 더 함유시켜 잉곳을 준비하는 단계(S1-1)와; 상기 잉곳을 용해시켜 용강을 준비하는 단계(S1-2)와; 상기 용강을 수분사하여 철계분말을 생성하는 단계(S2)와; 상기 철계분말을 환원처리하여 철계분말 내 탄소(C)의 함량을 조절하는 단계(S3)를 포함한다.

Description

철계분말의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 철계분말{METHOD OF MANUFACTURING IRON POWDER AND IRON POWDER MANUFACTURED THEREBY}

본 발명은 철계분말의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 철계분말에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 크롬을 포함하는 철계분말의 제조시 크롬의 함량을 목표 함량 대비 적정 수준으로 더 많이 함유시킨 잉곳을 이용하여 크롬의 회수율을 향상시킬 수 있는 철계분말의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 철계분말에 관한 것이다.

일반적으로 철계분말은 고철 스크랩과 제선 공정에서 생산된 용선을 제강로에서 혼합하고 용해하여 원하는 성분 함량으로 조정된 용강을 준비한 다음, 턴디쉬에 용강을 공급하여 수분사 장비 등을 통하여 제조되고 있다. 이러한 철계분말은 자동차 부품 등을 제조하기 위한 분말 야금용 원료 및 각종 첨가제 등 다양한 용도로 사용되고 있다.

자동차 부품 중 Cr을 함유하는 철계분말도 경제적인 이유로 전술된 일반적인 분말제조 공정을 통하여 제조된다. 하지만, 최종 분말에 포함된 Cr 성분은 산소와의 친화도가 매우 강해 일반적으로 대기 분위기에서 용해시 Cr₂O₃와 같은 Cr계 산화물이 형성되어 최종 제품의 Cr 성분 함량을 제어하는데 어려움이 있었다.

그래서, Cr을 함유하는 철계분말의 생산 시에 전기로 또는 유도로를 사용하여 용강을 준비하게 되는데, 전기로를 이용하여 용해 공정을 진행하는 경우에는 래들 퍼니스(Laddle furnace)에서 성분 함량을 적중시키기 위한 공정 시간이 매우 길어지는 문제가 있었고, 유도로를 이용하여 용해 공정을 진행하는 경우에는 외부에서 유입되는 공기로 인해 용강에 함유된 Cr이 계속 산화되어 Fe-Cr-O 반응에 의한 복합산화물이 계속 형성되고, 이러한 복합산화물은 입자형태의 드로스(dross) 또는 슬래그(slag)화 되어 용강 표면 혹은 내부에 부유하게 되고, 이러한 복합산화물은 후속 공정인 수분사를 위해 턴디쉬에 공급될 때 턴디쉬 노즐에 유입되면서, 노즐 막힘 현상(clogging) 혹은 이에 따른 용강이 성장하는 빌드업(build-up)이 발생하여 분말 생산을 위한 수분사 공정에 어려움이 따르는 문제가 있었다.

공개특허 제10-2016-0002089호 (2016. 01. 07)

본 발명은 크롬을 포함하는 철계분말의 제조시 크롬의 함량을 목표 함량 대비 적정 수준으로 더 많이 함유시킨 잉곳을 이용하여 크롬의 회수율을 향상시킬 수 있는 철계분말의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 철계분말을 제공한다.

또한, 크롬을 포함하는 철계분말의 제조시 크롬의 함량을 목표 함량 대비 적정 수준으로 더 많이 함유시킨 잉곳을 이용하여 조업시 발생할 수 있는 턴디쉬 노즐의 막힘 현상이나 용강이 성장하는 빌드업(build-up)의 발생을 방지할 수 있는 철계분말의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 철계분말을 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 철계분말의 제조방법은 크롬(Cr)을 함유하는 철계분말을 제조하는 방법으로서, 최종 생성되는 철계분말의 크롬(Cr) 목표 함량 대비 크롬(Cr)의 함량을 1 ~ 30% 더 함유시켜 잉곳을 준비하는 단계(S1-1)와; 상기 잉곳을 용해시켜 용강을 준비하는 단계(S1-2)와; 상기 용강을 수분사하여 철계분말을 생성하는 단계(S2)와; 상기 철계분말을 환원처리하여 철계분말 내 탄소(C)의 함량을 조절하는 단계(S3)를 포함한다.

상기 잉곳을 준비하는 단계(S1-1)에서, 상기 철계분말의 크롬(Cr) 목표 함량은 1.3 ~ 3.3wt%인 것이 바람직하다.

상기 잉곳을 준비하는 단계(S1-1)에서, 상기 잉곳에는 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)을 더 함유시키는 것이 바람직하다.

상기 잉곳을 준비하는 단계(S1-1)에서, 상기 잉곳에는 탄소(C): 0.1 ~ 0.4wt%, 규소(Si): 0.1 ~ 0.25wt% 및 망간(Mn) 0.3wt% 이하를 더 함유시키는 것이 바람직하다.

상기 용강을 준비하는 단계(S1-2)에서, 상기 잉곳은 대기 분위기에서 용해시키는 것을 특징으로 한다.

상기 탄소의 함량을 조절하는 단계(S3)는 상기 철계분말을 수소환원 열처리하여 철계분말 내 탄소(C)의 함량을 0.01wt% 이하로 조절하는 것이 바람직하다.

상기 탄소의 함량을 조절하는 단계(S3)에서 상기 수소환원 열처리는 900 ~ 1200℃에서 실시되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 철계분말의 제조방법은 크롬(Cr)을 함유하는 철계분말을 제조하는 방법으로서, 탄소(C): 0.1 ~ 0.4wt%, 규소(Si): 0.1 ~ 0.25wt% 및 망간(Mn) 0.3wt% 이하를 함유하고, 크롬(Cr)은 최종 생성되는 철계분말의 크롬(Cr) 목표 함량 대비 1 ~ 30 % 더 함유하며, 기타 불가피한 불순물과 나머지 철(Fe)로 이루어진 용강을 마련하는 단계(S1)와; 상기 용강을 수분사하여 철계분말을 생성하는 단계(S2)와; 상기 철계분말을 환원처리하여 철계분말 내 탄소(C)의 함량을 조절하는 단계(S3)를 포함한다.

상기 용강을 마련하는 단계(S1)에서, 상기 철계분말의 크롬(Cr) 목표 함량은 1.3 ~ 3.3wt%인 것이 바람직하다.

상기 용강을 마련하는 단계(S1)에서, 상기 용강은 성분이 조정된 잉곳을 용융시켜 마련하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 성분 및 그 함량이 조정된 잉곳을 사용하여 용강을 마련함에 따라 용강을 마련하는 동안 용강 중 함유된 크롬(Cr)이 대기 중의 산소와 반응하여 크롬산화물이 생성되는 것을 억제하여 철계분말 생성시 크롬(Cr) 및 용강의 회수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 용강을 마련할 때 크롬(Cr)과 더불이 크롬(Cr)이 산소와 반응하는 현상을 억제시키는 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)을 적정 함량으로 함유시킴으로서 용강을 마련하는 동안 용강 중 함유된 크롬(Cr)이 대기 중의 산소와 반응하여 크롬산화물이 생성되는 것을 억제하여 철계분말 생성시 크롬(Cr) 및 용강의 회수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철계분말의 제조방법을 보여주는 순서도이고,
도 2는 다양한 비교예와 실시예에 따른 용강의 회수율을 보여주는 그래프이며,
도 3은 다양한 비교예와 실시예에 따른 Cr의 회수율 및 최종 철계분말 내 Cr의 함량을 보여주는 그래프이고,
도 4a 및 도 4b는 비교예와 실시예에 따른 철계분말의 SEM 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

먼저, 본 발명에서 제조되는 철계분말은 기본적으로 크롬(Cr)을 함유하는 철계분말인 Fe-Cr계이지만, Cr이 포함된 모든 조성의 철계분말을 제조하는 경우에 본 발명의 기술사상이 적용될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철계분말의 제조방법을 보여주는 순서도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 철계분말을 제조하는 방법은 크게 용강을 마련하는 단계(S1)와; 상기 용강을 수분사하여 철계분말을 생성하는 단계(S2)와; 상기 철계분말을 환원처리하여 철계분말 내 탄소(C)의 함량을 조절하는 단계(S3)를 포함한다.

상기 용강을 마련하는 단계(S1)는 Cr의 회수율 및 용강의 회수율을 향상시키기 위하여 용강을 형성하는 성분의 함량을 조정하거나 용강을 마련하는 방식을 변경한 단계로서, 크게 잉곳을 준비하는 단계(S1-1)와; 상기 잉곳을 용해시켜 용강을 준비하는 단계(S1-2)로 구분될 수 있다.

상기 잉곳을 준비하는 단계(S1-1)는 용강을 마련하기 위하여 사용되는 모재로 성분 및 함량이 조정된 잉곳(ingot)을 준비하는 단계로서, 최종 생성되는 철계분말의 크롬(Cr) 목표 함량 대비 크롬(Cr)의 함량을 1 ~ 30% 더 함유시켜서 잉곳을 준비한다. 이때 준비되는 잉곳은 형태에 따라 빌렛(billet), 블룸(bloom), 슬라브(slab) 등 여러 가지 형태로 준비될 수 있다.

이렇게 용강을 마련하기 위하여 종래와 같이 용선과 스크랩을 용융시키는 것이 아니라 성분이 조정된 잉곳을 이용하는 이유는, 종래와 같이 용선과 스크랩을 용융시키는 경우에는 용선 중의 성분들이 합금화되지 않고 각각 개별적으로 존재함으로서 안정되지 않은 상태로 대기 중의 산소와 결합하여 산화물이 생성되면서 최종 철계분말에서 각 성분별 원하는 함량 만큼 회수되지 않는 문제가 있기 때문이다. 반면에 본 실시예와 같이 성분이 조정된 잉곳을 이용하는 경우에는 잉곳 내 성분들이 이미 합금화되어 안정된 상태를 유지하기 때문에 대기 중의 산소와 반응하여 산화물을 생성하는 비율이 현저하게 줄어들기 때문이다.

한편, 본 발명의 실시예에 따라 제조되는 철계분말은 커넥팅로드 및 싱크로나이저 허브 등과 같은 자동차용 소결부품에 사용되는 소재로서, 최종 철계분말의 Cr 목표 함량은 1.3 ~ 3.3wt%인 것이 바람직하다. 부연하자면, 커넥팅로드 및 싱크로나이저 허브 등과 같은 자동차용 소결부품들에 필요한 인장강도는 약 900MPa로서, 이러한 인장강도를 유지하기 위하여 크롬(Cr)의 목표 함량을 1.3 ~ 3.3wt%로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 커넥팅로드 및 싱크로나이저 허브 등과 같은 자동차용 소결부품에 사용되는 소재로서의 철계분말은 성형성의 확보를 위하여 개재물 관리가 필요하고, 이에 따라 본 발명의 실시예에 따라 제조되는 철계분말은 규소(Si): 0.01wt% 이하, 망간(Mn): 0.1wt% 이하, 크롬(Cr): 1.3 ~ 3.3wt%를 함유하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 실시예에서는 최종 철계분말의 Cr 목표 함량인 1.3 ~ 3.3wt%를 달성하기 위하여 잉곳 내 크롬(Cr)의 함량을 1.3 ~ 3.3wt% 대비 1 ~ 30% 더 증가시켜 1.313 ~ 4.29wt%를 함유시키는 것이 바람직하다.

그리고 잉곳에는 Cr의 산화를 억제하기 위하여 잉곳이 용해되는 온도 범위에서 Cr보다 산소와의 친화도가 높거나 유사한 성분인 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)을 더 함유시키는 것이 바람직하다. 이때 잉곳에는 탄소(C): 0.1 ~ 0.4wt%, 규소(Si): 0.1 ~ 0.25wt% 및 망간(Mn) 0.3wt% 이하를 함유하는 것이 바람직하다. 그래서, 잉곳은 탄소(C): 0.1 ~ 0.4wt%, 규소(Si): 0.1 ~ 0.25wt% 및 망간(Mn) 0.3wt% 이하를 함유하고, 크롬(Cr)은 최종 생성되는 철계분말의 크롬(Cr) 목표 함량인 1.3 ~ 3.3wt% 대비 1 ~ 30% 더 함유하며, 기타 불가피한 불순물과 나머지 철(Fe)로 이루어지는 것이 바람직하다.

이렇게 잉곳의 성분을 조정하는 이유, 특히 Cr의 함량을 목표 함량 대비 1 ~ 30% 더 함유시키는 이유는 용강 중의 Cr이 대기 분위기에서 용해시 Cr₂O₃와 같은 Cr계 산화물이 형성되어 회수되지 않는 양을 보완하기 위함이다. 다만 종래와 같이 용선과 스크랩을 이용하여 용강을 마련하여 철계분말을 생성하는 경우 Cr의 회수율이 대부분 60% 이하인 것에 비하여 잉곳을 사용하는 경우에는 Cr의 함량을 1 ~ 30%만 더 함유하는 이유는 잉곳 사용으로 인하여 Cr의 회수율이 향상되고, 잉곳에 Cr계 산화물이 발생하는 것을 억제하는 성분들인 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)을 적정량 더 함유시키기 때문이다.

그리고 잉곳 내 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)은 용해 중 대기와의 반응으로 인해 그 함량이 감소되어 철계분말 내 유지하여야 하는 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)의 함량을 유지할 수 있다. 여기서, 잉곳 내 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)은 용해 중 대기와의 반응으로 인해 그 함량이 감소되는데, 그 이유는 각 성분들이 산소와 반응하여 생성되는 산화물들이 용강 중에서 비중차이에 의해 부상 분리되어 최종 철계 분말에 함유되지 않기 때문이다. 따라서 잉곳 내 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)의 함량은 최종 철계분말에서 요구되는 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)의 함량 대비 산화물 형태로 부상분리되는 양을 감안하여 다소 많은 양인 상기에서 제시된 함량을 유지시키는 것이 바람직하다.

하지만, 잉곳 내 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)의 함량이 상기에서 제시된 함량을 초과하게 되는 경우 최종 철계분말 내 함량이 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)의 함량이 원하는 수준을 초과하게 되어 철계분말의 성형성을 저하시키므로 잉곳에는 제시된 함량을 초과하여 함유시키지 않는 것이 바람직하다.

한편, 용강을 준비하는 단계(S1-2)는 성분이 조정된 잉곳을 용해시켜 용강을 준비하는 단계로서, 준비된 잉곳을 1450 ~ 1700℃ 정도의 용해 온도로 용융시켜 용강을 준비한다.

이때 잉곳의 용융은 용강과 산소와의 반응을 억제하기 위하여 대기와 차단된 분위기에서 진행할 수 있지만, 본 실시예에서는 Cr(크롬)이 대기 중의 산소와 반응하여 회수율이 저하되는 것을 방지하기 위하여 잉곳을 사용하거나 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)과 같은 성분을 더 함유시키는 방안을 마련하였기 때문에 대기 분위기에서 진행하여도 무방하다. 예를 들어 대기 분위기의 유도로에서 잉곳을 용융시켜 용강을 마련할 수 있다. 물론 잉곳의 용융은 대기와 차단된 분위기 및 대기 분위기 모두에서 실시될 수 있기 때문에 유도로를 이용하는 것에 한정되지 않고 전기로, 전로 등 용강을 마련할 수 있는 다양한 수단이 이용될 수 있다.

이렇게 용강이 마련되면 용강을 수분사하여 철계분말을 생성하는 단계(S2)를 실시한다.

철계분말을 생성하는 단계(S2)는 준비된 용강을 턴디쉬에 공급하여 수분사 장비를 통하여 수분사함으로서 철계분말을 생성한다.

이렇게 수분사 공정을 통하여 생성된 철계분말 내 탄소(C)의 함량은 0.1 ~ 0.25wt% 수준이고, 규소(Si)의 함량은 0.01wt% 이하 수준이며, 망간(Mn)의 함량은 0.1wt% 이하 수준을 유지한다.

수분사 공정을 통하여 생상된 철계분말은 탄소(C)의 함량이 너무 많기 때문에 철계분말을 환원처리하여 철계분말 내 탄소(C)의 함량을 조절하는 단계(S3)를 실시한다.

탄소의 함량을 조절하는 단계(S3)는 철계분말을 수소환원 열처리하여 철계분말 내 탄소(C)의 함량을 0.01wt% 이하로 조절하여 최종 철계분말의 성형성이 보장될 수 있도록 하는 것이다. 이때 수소환원 열처리는 900 ~ 1200℃에서 실시하는 것이 바람직하다.

다음으로, 비교예 및 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.

먼저, 용강을 마련하는 방법으로 종래와 같이 용선과 스크랩을 이용하는 비교예와 성분이 조정된 잉곳을 사용하는 실시예를 비교하여 본 발명에서 잉곳을 사용하여 용강을 마련하는 이유를 설명한다.

최종 철계분말 내 크롬(Cr)의 함량을 1.35 ~ 1.65wt% 수준으로 유지하기 위하여 최종 철계분말 내 크롬(Cr)의 목표 함량을 1.5wt%로 설정하고, 이에 따라 크롬(Cr), 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)의 함량을 하기의 표 1과 같이 조절한 비교예들 및 실시예들을 유도로에서 1650℃의 온도로 용융 후 수분사하였고, 수분사를 통하여 분말화된 용강의 회수율을 측정하여 그 결과를 도 2에 나타내었다.

구분	최종 철계분말의 Cr 함량(wt%)	Cr 목표함량 (wt%)	용강 내 성분 함량(wt%)					형태
구분	최종 철계분말의 Cr 함량(wt%)	Cr 목표함량 (wt%)	C	Si	M	Cr	Fe	형태
비교예1	1.35~1.65	1.5	-	-	-	1.5	잔부	용선+스크랩
비교예2			0.25	0.2	0.2	1.6	잔부	용선+스크랩
비교예3			0.25	0.2	0.2	1.8	잔부	용선+스크랩
실시예1			-	-	-	1.6	잔부	잉곳
실시예2			0.25	0.2	0.2	1.7	잔부	잉곳
실시예3			0.25	0.2	0.2	1.8	잔부	잉곳

도 2에서 알 수 있듯이, 잉곳을 사용하지 않고 용강을 마련한 비교예 1 내지 3의 경우에는 분말화된 용강의 회수율, 즉 유효한 철계분말의 회수율이 최대 25% 수준이었으나, 잉곳을 사용하여 용강을 마련한 실시예 1 내지 3의 경우에는 유효한 철계분말의 회수율이 100% 수준인 것을 확인할 수 있었다.

특히, 비교예 1의 경우, 크롬(Cr)이 산소와 반응하는 것을 억제시키는 역할을 하는 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)을 함유하지 않고, 크롬(Cr)을 목표 함량만큼만 함유시킨 경우에 유효한 철계분말의 회수율이 거의 없는 것을 확인할 수 있었다.

그리고 비교예 2 및 비교예 3과 같이 크롬(Cr), 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)의 함량을 본 발명의 실시예에서 요구하는 요건을 만족하더라도 잉곳을 사용하지 않은 경우에는 유효한 철계분말의 회수율이 최대 25% 수준을 넘지 못하였다.

반면에, 실시예 1의 경우, 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)을 함유하지 않더라도 크롬(Cr)의 함량을 만족시킨 잉곳을 사용한 경우에는 유효한 철계분말의 회수율이 약 90% 수준인 것을 확인할 수 있었다.

그리고 실시예 2 및 실시예 3과 같이 크롬(Cr), 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)의 함량을 본 발명의 실시예에서 요구하는 요건을 만족시키고 잉곳을 사용한 경우에는 유효한 철계분말의 회수율이 약 100% 수준인 것을 확인할 수 있었다.

다음으로, 상기 비교예들과 실시예들에 의해 생성된 철계분말의 Cr 목표함량 달성율과 철계분말 내 Cr 성분의 함량을 측정하여 그 결과를 도 3에 나타내었다.

도 3에서 알 수 있듯이, 잉곳을 사용하지 않고 용강을 마련한 비교예 1 내지 3의 경우에는 철계분말의 Cr 목표함량 달성율이 약 50 ~ 70% 수준이었으나, 잉곳을 사용하여 용강을 마련한 실시예 1 내지 3의 경우에는 철계분말의 Cr 목표함량 달성율이 약 100% 수준인 것을 확인할 수 있었다.

특히, 비교예 1의 경우, 크롬(Cr)이 산소와 반응하는 것을 억제시키는 역할을 하는 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)을 함유하지 않고, 크롬(Cr)을 목표 함량만큼만 함유시킨 경우에 철계분말의 Cr 목표함량 달성율이 약 50% 수준인 것을 확인할 수 있었다.

그리고 비교예 2 및 비교예 3과 같이 크롬(Cr), 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)의 함량을 본 발명의 실시예에서 요구하는 요건을 만족하더라도 잉곳을 사용하지 않은 경우에는 철계분말의 Cr 목표함량 달성율이 최대 70% 수준을 넘지 못하였다.

반면에, 실시예 1의 경우, 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)을 함유하지 않더라도 크롬(Cr)의 함량을 만족시킨 잉곳을 사용한 경우에는 철계분말의 Cr 목표함량 달성율이 약 90% 수준인 것을 확인할 수 있었다.

그리고 실시예 2 및 실시예 3과 같이 크롬(Cr), 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn)의 함량을 본 발명의 실시예에서 요구하는 요건을 만족시키고 잉곳을 사용한 경우에는 철계분말의 Cr 목표함량 달성율이 약 100% 수준인 것을 확인할 수 있었다.

이에 따라 비교예들의 경우에는 철계분말 내 크롬(Cr)의 함량이 목표함량인 1.35 ~ 1.65wt%을 만족하지 못하였지만, 실시예들의 경우에는 철계분말 내 크롬(Cr)의 함량이 목표함량인 1.35 ~ 1.65wt%을 만족하는 것을 확인할 수 있었다.

다음으로, 비교예 3과 실시예 3에 따라 생성된 철계분말의 SEM 사진을 촬영하여 도 4a 및 도 4b에 나타내었다.

도 4a는 비교예 3의 SEM 사진이고, 도 4b는 실시예 3의 SEM 사진이다.

도 4a에서 알 수 있듯이 잉곳을 사용하지 않은 경우에는 용강 내 생성된 Fe-Cr-O계 복합산화물(도 4a에 화살표로 지시)이 분말화 되면서 생성된 이물질 분말들이 많은 양 함유되어 있는 것을 확인할 수 있는 반면에, 도 4b에서 알 수 있듯이 잉곳을 사용한 경우에는 철계분말 내에 Fe-Cr-O계 복합산화물이 거의 존재하지 않는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

Claims

목표 함량이 1.3 ~ 3.3wt%인 크롬(Cr)을 함유하는 철계분말을 제조하는 방법으로서,
탄소(C): 0.1 ~ 0.4wt%, 규소(Si): 0.1 ~ 0.25wt% 및 망간(Mn) 0.3wt% 이하를 함유하고, 최종 생성되는 철계분말 중 크롬(Cr)의 목표 함량을 기준으로 상기 크롬(Cr)의 목표 함량보다 크롬(Cr)의 함량을 1 ~ 30% 더 함유하며, 기타 불가피한 불순물과 나머지 철(Fe)로 이루어진 잉곳을 준비하는 단계(S1-1)와;
상기 잉곳을 용해시켜 용강을 준비하는 단계(S1-2)와;
상기 용강을 수분사하여 철계분말을 생성하는 단계(S2)와;
상기 철계분말을 환원처리하여 철계분말 내 탄소(C)의 함량을 조절하는 단계(S3)를 포함하는 철계분말의 제조방법.
삭제
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 용강을 준비하는 단계(S1-2)에서, 상기 잉곳은 대기 분위기에서 용해시키는 것을 특징으로 하는 철계분말의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 탄소의 함량을 조절하는 단계(S3)는 상기 철계분말을 수소환원 열처리하여 철계분말 내 탄소(C)의 함량을 0.01wt% 이하로 조절하는 것을 특징으로 하는 철계분말의 제조방법.
청구항 6에 있어서,
상기 탄소의 함량을 조절하는 단계(S3)에서 상기 수소환원 열처리는 900 ~ 1200℃에서 실시되는 것을 특징으로 하는 철계분말의 제조방법.
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청구항 1에 의한 방법으로 제조하는 철계분말로서,
규소(Si): 0.01wt% 이하, 망간(Mn): 0.1wt% 이하, 크롬(Cr): 1.3 ~ 3.3wt%를 함유하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 철계분말.