| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2017년 봄 (05/17 ~ 05/19, 목포 현대호텔) |
| 권호 | 23권 1호 |
| 발표분야 | 10. 산업부산물을 이용한 바잘트 소재의 제조 및 응용 |
| 제목 | 산업 부산물을 활용한 바잘트 내마모소재 제조연구 및 상용화 기술개발 |
| 초록 | 바잘트 내마모재(캐스트바잘트)는 천연 현무암을 용융점 이상의 온도(1250oC)에서 용융한 후, 특수 형상의 몰드에 성형주조 및 원심주조하여 얻어진 유리질 형태의 조직을 특수 열처리 패턴을 거쳐 결정화시킨 주조품으로 내마모도가 우수한 특성을 갖고 있어 산업 단지의 폐수 이송라인, 분체 취입라인, 원료저장 hopper 및 스케일 이송로 등에 주로 사용되고 있다. 본 연구에서는 천연 현무암을 원료로 제조한 바잘트 내마모재가 아닌, 제철소 및 화력발전소에서 발생되는 산업 부산물만을 활용하여 강도 및 내마모도가 뛰어난 캐스트바잘트 제품을 제조하기 위한 기초 연구 및 pilot plant 구축을 위한 scale-up 최적 조건을 도출하였다. 초기 Lab. 단계에서는 500g~1kg 규모의 축소모형 제조설비를 구축하여 산업 부산물만을 활용함으로써 제조가 가능한지에 대한 기초 가능성을 검토하였으며, 이후 실기 사이즈 규모(40kg급)의 제품 제조설비를 구축하여 각 단위 공정에 대한 최적화를 통해 상용화 가능성을 검토하였다. 원료배합 및 용융 단계에서는 기존 제품의 성분과 염기도를 고려하여 다원계 배합 시스템을 구축하였으며, heating microscope 분석을 통해 용융 조건을 최적화 하였다. 주조 단계에서는 제품의 건정성을 고려하여 냉각 및 취출 등 성형 조건을 최적화 하였으며, 마지막으로 열처리 단계에서는 TG-DSC 분석을 통해 소정의 열처리 패턴을 정립하여 제조 조건을 수립하였다. 상기 연구 결과를 바탕으로 연산 3,000톤 규모의 pilot plant 설비를 구축하였으며, scale-up시 발생되는 문제점을 검토하여 단위공정 최적화를 통해 조업 조건을 도출하였다. 특히, 최종 제품의 성능 구현을 위한 출탕~주조간 온도 제어를 위한 용해로 용융조건을 적정화 하였으며, 제조된 제품은 SEM 분석을 통해 기존 제품과 유사한 내부 조직이 형성되었음을 확인하였고, 강도 및 내마모도 등의 물리적 특성도 유사한 수준임을 확인하였다. |
| 저자 | 박현서1, 서성모1, 정우광2, 윤미정3, 윤진호4 |
| 소속 | 1포스코 기술(연), 2국민대, 3동도바잘트 (주), 4고등기술(연) |
| 키워드 | 바잘트 내마모재(캐스트 바잘트); 산업 부산물; 강도; 내마모도; 원료배합-용융-주조-열처리 |
