KR100226930B1

KR100226930B1 - 비스무스 쾌삭강의 제조방법

Info

Publication number: KR100226930B1
Application number: KR1019950066245A
Authority: KR
Inventors: 정현석; 이재용
Original assignee: 이구택; 포항종합제철주식회사
Priority date: 1995-12-29
Filing date: 1995-12-29
Publication date: 1999-10-15
Also published as: KR970033252A

Abstract

본 발명은 정밀기계부품 또는 모터 샤프트 등의 가공시 사용되는 Bi 쾌삭강을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 주편표면은 S 쾌삭강의 특성을 가지고 내부는 Bi 쾌삭강의 특성을 가지도록 하므로서, 제품품질이나 제품실수율을 향상시킬 뿐만 아니라 작업환경을 개선할 수 있는 Bi 쾌삭강의 제조방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 용강을 턴디쉬의 침적노즐을 통해 연속주조기의 몰드내에 주입하여 S 쾌삭강을 제조할시 상기 몰드위에서 일반강으로 피복된 Bi 와이어를 몰드내의 용강에 투입하여 내부는 Bi 쾌삭강 특성을 갖고 표면은 S 쾌삭강 특성을 갖도록 하는 Bi 쾌삭강을 제조하는 방법을 그 요지로 한다.

Description

비스무스(Bi) 쾌삭강의 제조방법

제1도는 종래방법에 따라 연속주조 주편을 제조하는 과정을 나타내는 개략도.

제2도는 본 발명에 따라 일반강으로 피복된 Bi 와이어를 나타내는 모식도.

제3도는 본 발명에 따라 Bi 쾌삭강의 연속주조주편을 제조하는 과정을 나타내는 개략도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 래들 4 : 턴디쉬

5 : 침적노즐 5a : 토출구

6 : 몰드

본 발명은 정밀기계 부품 또는 모터 샤프트(Motor Shaft)등의 가공시 사용되는 비스무스(Bi) 쾌삭강을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일반 강으로 코팅된 Bi 와이어를 연속주조기 몰드에 투입하여 Bi 쾌삭강을 제조하는 방법에 관한 것이다.

쾌삭강은 S 쾌삭강, Pb 쾌삭강, Bi 쾌삭강으로 대변될 수 있으며, 그 조성은 하기 표 1과 같다.

상기 표1에 나타난 바와 같이, 쾌삭강조성은 S 쾌삭강을 기본으로 하고 있음을 알 수 있으며, Pb 쾌삭강은 S 쾌삭강에 Pb가 첨가된 것이고, Bi 쾌삭강은 S 쾌삭강에 Bi가 첨가된 것이다.

즉, S 쾌삭강 개발후 최근 자동차 및 정밀기계부품 산업의 발달에 따라 Pb, Bi 등을 첨가하여 Pb 쾌삭강, Bi 쾌삭강등이 개발되게 이른 것이다.

그러나, Pb 쾌삭강의 경우 인체에 유해한 Pb 때문에 인체에 큰 영향이 없는 Bi 쾌삭강의 대체가 필요하게 되었다.

상기 Bi 첨가강 제조에 있어 Bi 를 첨가하는 방법으로는 정련공정에서의 분말취입(power injection)법 및 코어드 와이어 투입(cored wire feeding)법과 연속주조공정에서의 몰드주입방법이 있다.

상기 분말취입법은 Bi 또는 Bi 합금 분말을 이용한 것이고, 상기 코어드 와이어 투입법은 Bi 합금 와이어를 이용한 것이고, 그리고 상기 몰드 주입법은 Bi 또는 Bi 합금의 용융체를 침지노즐 사이로 주입하는 방법이다.

본 발명은 코어드 와이어 투입법에 관련된 것이므로 이하에서는 코어드 와이어 투입법을 이용하여 Bi 쾌삭강을 제조하는 종래의 방법에 대하여 설명한다.

Bi 쾌삭강을 제조하기 위해서는 전로공정에서 용강을 출강하여 정련공정에서 Bi 와이어를 주입하고 온도조정, 성분조정한 후 제 1 도에 나타난 바와 같이 용강(1)을 래들(2)을 통해 연속주조공정으로 이송한 다음, 스라우드 노즐(shroud nozzle)(3)을 통해 턴디쉬(4)로 용강을 보내고 침적노즐(5)을 통해 몰드(6)로 용강을 보낸다.

용강이 몰드(6)내의 1차냉각대 및 롤(7)의 2차냉각대를 통과하면서 연속적으로 응고되고 응고가 완료되면 토치커팅머시인(torch cutting machine)에 의해 적정길이로 커팅하므로서 연주주편이 제조된다.

상기와 같이 제조된 연주주편을 후공정인 강편공정으로 이송해서 최종제품인 선재와이어를 제조한다.

그러나, 상기와 같이 Bi 와이어를 정련공정에서 투입하여 쾌삭강을 제조하는 경우에는 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.

첫째, Bi는 271.3℃의 낮은 비등점을 가진 물질이므로 정련공정에서 약 1530℃정도인 용강에 첨가되었을 때 분홍빛의 다량의 품(fume)이 발생하고, 연주공정에서는 용강 주입중 같은 종류의 품이 다량 발생해서 탕면을 육안으로 확인할수 없을 정도로 작업환경이 매우 열악하게 되는 문제점이 있다.

둘째, 쾌삭강 종류는 쾌삭성 확보를 위해 용존산소를 약 30ppm 정도로 관리하므로 용강중의 탄소와 결합해서 C+1/20= CO, C+O = CO 반응에 의한 CO, CO가스발생 및 유황과 반응하여 SOx 가스 등의 가스에 의해 용강의 몰드내의 용강 응고과정중에 초기응고 표면에 다량의 핀홀(pin hole)또는 블로우 홀(blow hole)을 조장해 연주주편 표면품질이 매우 불량하고, 이 표면품질의 불량요인에 의해 강편압연 또는 선재압연공정에서 절단을 조장하여 생상제약 또는 제품품질 불량을 유발하여 제품실수율 및 제품품질을 크게 저하시키게 되는 문제점이 있다.

셋째, Bi 쾌삭강 성분특성상 800-1000℃ 에서 고온연성 부족으로 1000℃이상의 압연온도가 확보되지 않으면 표면에 크랙이 생기고 선재품질 불량을 유발하여 제품실수율 및 제품품질을 크게 저하시키는 문제점이 있다.

이에, 본 발명자들은 상기한 종래의 문제점을 개선시키기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제한하게 된 것으로서, 본 발명은 주편표면은 S 쾌삭강의 특성을 가지고 내부는 Bi 쾌삭강의 특성을 가지도록 하므로서, 제품 품질이나 제품실수율을 향상시킬 뿐만 아니라 작업환경을 개선할 수 있는 Bi 쾌삭강의 제조방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 용강을 턴디쉬의 침적노즐을 통해 연속주조기의 몰드내에 주입하여 S 쾌삭강을 제조할시 상기 몰드위에서 일반강으로 피복된 일반강 피복 Bi 와이어를 몰드내의 용강에 투입하여 내부는 Bi 쾌삭강 특성을 갖고 표면은 S 쾌삭강 특성을 갖도록 하는 Bi 쾌삭강을 제조하는 방법에 관한 것이다.

이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

제 2 도에 나타난 바와 같이 본 발명에 있어서, Bi 와이어(21)는 일반강(22)으로 피복되어야 하는데, 그 이유는 다음과 같다. 즉, Bi의 융점이 271.3℃이고, 비등점이 1420-1560℃ 이므로 단순한 Bi 합금 와이어를 몰드내로 투입 할 경우 용강표면에 접촉되는 순간 녹아 퓸이 발생하여 작업환경이 나빠질 뿐만 아니라 Bi 실수율에 악영향을 미치게 되므로 용강의 온도에서 녹을수 있는 일반강을 피복하여 침적노즐의 토출구 부근에서 녹도록 하기 위함이다. 제 2 도에서, 부호 20은 일반강 피복 Bi 와이어를 나타낸다.

상기 일반강은 침적노즐의 토출구 부근에서 용해될 수 있는 것이면 어느것이나 가능하지만, 바람직하게는 S의 함량이 0.1-0.15% 이면서 C, Mn, Px는 Bi 쾌삭강의 범위에 속하는 일반강이다.

상기한 Bi 와이어는 통상 사용되고 있는 것으로서, 그 직경은 5-7mm정도가 바람직하다. 여기서 Bi 와이어는 Bi 또는 Bi-Mn과 같은 Bi 합금와이어를 의미한다.

상기한 일반강 피복 Bi 와이어의 공급위치는 침적노즐의 토출구수와 일치시켜 일반강 피복 Bi 와이어가 각 토출구 부근에서 용해되도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, Bi의 편석이 최소화될 수 있다.

한편, 연주과정중의 연주주편 표층하 핀홀, 블로우 홀이 주편표면으로 부터 5mm이상의 위치에 있는 경우에는 제품품질에 영향을 미치지 않는다.

그런데 연속주조시 용강광면으로 부터 200-250mm에 위치한 토출구 중심부근에서의 응고두께가 14-16mm정도이므로 S 쾌삭강의 두께는 Bi 와이어가 토출구 부근에서 녹을 경우 5mm이상이 될 수 있다. 그리고 토출구에서의 용강온도가 높다. 따라서, 본 발명에서는 가능하면 Bi 와이어가 토출구에서 용해되도록 일반강과 Bi 와이어와의 두께비등이 결정되는 것이 바람직하다.

Bi 와이어의 투입속도가 1.38m/min인 경우 일반강의 두께는 2-3mm가 바람직하다. 상기 일반강 피복 Bi 와이어 투입속도는 주조속도에 따라 용강의 량이 정해지므로 Bi의 목표성분을 고려하여 결정되어야 할 것이며, 하기식 (1)과 같이 결정될 수 있다.

[W × D × Vc × Dc] × c = n × [π × r × Vw × R/O × Db]----(1)

[상기 식(1)에서 W : 몰드의 가로길이(mm), D : 몰드의 세로길이(mm), Vc : 주조속도(m/min), Dc : 용강의 비중(g/㎤), C: Bi 소강성분, n : Bi 와이어 투입갯수, r : Bi 와이어반경, Vw : Bi 와이어 투입속도(m/min), R/O : Bi 와이어의 Bi 비율, Db : Bi의 밀도(g/㎤)]

본 발명에 따라 Bi 쾌삭강을 제조하고자 하는 경우에는 제 3 도에 나타난 바와 같이 용강을 턴디쉬(4)의 침적노즐(5)을 통하여 연속주조기의 몰드(6)내에 주입하여 S 쾌삭강을 제조할시 상기 몰드(6)위에서 일반강으로 피복선 일반강피복 Bi 와이어(20)를 와이어투입기(30)에 의해 몰드내의 용강에 투입함으로서 침적노즐(5)의 토출구(5a)를 통해 나온 약 1530℃정도 온도의 용강은 몰드 벽면부에서부터 응고가 진행되는 토출구(5a)부근으로 투입된 일반강 피복 Bi 와이어가 녹아 기존의 용강과 섞여 시간이 지남에 따라 응고가 된다.

이렇게 함으로서 Bi 쾌삭강 주편은 그 표면은 S 쾌삭강 특성을 갖고 주편내부는 Bi 쾌삭강 특성을 갖게 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

0.75m/min의 주조속도로 S 쾌삭강 주편제조시 연속주조기 몰드내의 용강에, Bi 직경 : 5mm, 일반강피복 Bi 와이어 투입속도 : 1.38m/min, Bi 와이어 조성 : 0.8(Bi) -0.2(Mn)의 조건으로 일반강 피복 Bi 와이어를 투입하는 경우 표면으로 부터 5mm이상까지는 S 쾌삭강 특성이 얻어질 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 주편표면은 S 쾌삭강의 특성을 가지고, 내부는 Bi 쾌삭강의 특성을 가지도록 함으로서 종래의 Bi 쾌삭강 제조시의 문제점을 해결할 수 있고, S 쾌삭강보다 쾌삭성이 좋은 Bi 쾌삭강을 제조할 수 있을 뿐만 아니라 작업환경을 개선할 수 있고, 또한 동일챠지내의 S 쾌삭강 주조시 원하는 양만큼의 Bi 쾌삭강을 제조할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

용강을 하부에 토출구를 갖는 침적노즐을 통해 연속주조기의 몰드에 주입하여 S 쾌삭강을 제조할시 상기 몰드위에서 일반강으로 피복된 Bi 와이어를 상기 침적노즐의 토출구 부근까지 투입하여 내부는 Bi 쾌삭강 특성을 갖고 표면은 S 쾌삭강 특성을 갖도록 하는 Bi 쾌삭강의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 일반강피복 Bi 와이어의 투입속도는 하기 식(1)과 같이

[W × D × Vc × Dc] × c_Bi= n × [π × r²× Vw × R/O × Db]----(1)

[상기 식(1)에서 W : 몰드의 가로길이(mm), D : 몰드의 세로길이(mm), Vc : 주조속도(m/min), Dc : 용강의 비중(g/㎤), C_Bi: Bi 소강성분, n : Bi 와이어 투입갯수, r : Bi 와이어반경, Vw : Bi 와이어 투입속도(m/min), R/O : Bi 와이어의 Bi 비율, Db : Bi의 밀도(g/㎤)]결정되는 것을 특징으로 하는 Bi 쾌삭강의 제조방법.