KR101100479B1

KR101100479B1 - 선철괴의 제조방법

Info

Publication number: KR101100479B1
Application number: KR1020090046059A
Authority: KR
Inventors: 양정승
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2011-12-29
Also published as: KR20100127566A

Abstract

본 발명의 선철괴의 제조방법은 고로에서 생산된 용선의 성분에 근거하여 응고개시온도를 산출하는 단계, 산출된 응고개시온도에 소정의 온도를 가산하여 주조온도를 설정하는 단계, 고로에서 생산된 용선의 온도를 측정하는 단계, 측정된 용선의 온도로부터 상기 주조온도를 감산하여 초과온도를 산출하는 단계, 상기 초과온도에 대응되는 선철의 투입량을 산출하고, 산출된 선철의 투입량만큼 용선 래들에 선철을 투입하여 용선과 선철을 혼합하는 단계 및 혼합된 용선과 선철을 주선기의 몰드에 주입하는 단계를 포함한다.

이에 따르면, 몰드의 균열을 방지할 수 있고, 몰드 내면의 코팅층이 손상되지 않으므로 선철괴가 몰드에 융착되는 것을 방지할 수 있다. 그로 인해 몰드의 수명이 연장되고, 몰드 내에 융착된 선철괴를 강제로 탈락시키기 위한 별도의 수리시간 및 공정이 저감되는 효과가 있다. 또한, 주선기 앞에서 용선을 대기시키거나 또는 주조의 속도를 하향 조정할 필요가 없으므로 주선기의 생산성이 향상되는 이점이 있다.

주선기, 선철괴, 용선

Description

선철괴의 제조방법{Method of producing pig iron ingot}

본 발명은 선철괴의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고로에서 생산된 용선을 주선기의 몰드에 주입하기 전에, 주조에 적정한 온도로 용선을 냉각시키기 위해 선철을 투입함으로써, 용선의 주조 온도를 조절할 수 있는 선철괴의 제조방법에 관한 것이다.

선철괴의 제조는 고로에서 생산된 용선을 주선기의 몰드(Mould)에 주입한 후 냉각시켜 일정한 모양을 갖는 선철로 제조하는 것을 말한다.

도 1은 용선의 온도가 과도하게 높을 경우 발생 가능한 주선기 몰드의 이상 현상을 설명하기 위한 설명도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 고로에서 생산된 용선의 온도가 과도하게 높은 경우에는, (a) 몰드에 주입된 용선의 과다한 열응력 및 상 변태에 의해 몰드에 피로균열이 발생하거나, (b) 몰드에 주입된 용선의 과도한 온도에 의해, 몰드 내면의 코팅층이 국부적으로 손상되어 노출된 몰드 내면에 용융 상태의 용선이 응고되어 선철괴가 몰드에 융착되는 문제점이 있다.

또한, 상기의 문제점을 해결하기 위하여 주선기 앞에서 용선을 대기시키거나 또는 주조의 속도를 하향 조정하여 용선의 온도를 낮출 수 있으나, 이 경우 주선기의 생산성이 크게 저감되는 문제점이 있다.

본 발명은 고로에서 생산된 용선을 주선기의 몰드에 주입하기 전에, 주조에 적정한 온도로 용선을 냉각시키기 위해 선철을 투입함으로써, 용선의 주조 온도를 조절할 수 있는 선철괴의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기 용선의 성분에 근거하여 응고개시온도를 산출하는 단계에서는, 용선의 성분 중 Si의 함량에 근거하여 응고개시온도를 산출하고, 상기 Si의 함량이 상승함에 따라, 산출되는 응고개시온도도 상승할 수 있다.

또한, 중량%로 상기 Si의 함량이 0 wt% 일 때 응고개시온도는 1160 ℃이고, 상기 Si의 함량이 1 wt% 일 때 응고개시온도는 1180 ℃이고, 상기 Si의 함량이 2 wt% 일 때 응고개시온도는 1225 ℃이고, 상기 Si의 함량이 3 wt% 일 때 응고개시온도는 1270 ℃이고, 상기 Si의 함량이 4 wt% 일 때 응고개시온도는 1350 ℃일 수 있 다.

또한, 상기 소정의 온도는 150~200 ℃일 수 있다.

또한, 상기 초과온도에 대응되는 선철의 투입량을 산출하는 단계에서는, 선철의 투입에 따른 주선기 내 용선의 온도저하 예상값을 산출하는 하기의 수학식에 근거하여 상기 초과온도에 대응되는 선철의 투입량을 산출할 수 있다.

<수학식>

상기 수학식에서, △T는 선철 투입에 따른 용선의 온도저하 예상값(℃), m은 선철의 단위질량(kg), EA는 선철의 투입량(개), L은 용선의 응고잠열(cal/g), C_p는 용선의 비열(cal/g℃), M은 토페도카의 래들(ladle)당 용선 수선량(kg)을 의미한다.

본 발명에 따른 선철괴의 제조방법에서는, 몰드의 균열을 방지할 수 있고, 몰드 내면의 코팅층이 손상되지 않으므로 선철괴가 몰드에 융착되는 것을 방지할 수 있다.

그로 인해 몰드의 수명이 연장되고, 몰드 내에 융착된 선철괴를 강제로 탈락시키기 위한 별도의 수리시간 및 공정이 저감되는 효과가 있다.

또한, 주선기 앞에서 용선을 대기시키거나 또는 주조의 속도를 하향 조정할 필요가 없으므로 주선기의 생산성이 향상되는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주선기의 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 주물제품을 제조하기 위해서는, 우선 고로에서 생산된 용선을 토페도카(Torpedo Car)(미도시)에 담아 주선기(100)로 이동하여 주선기(100)의 용선 래들(10)에 용선을 담는다.

용선 래들(10)에 담긴 용선을 몰드(40)가 연속으로 연결된 스트랜드(Strand)(30)에 부어서 일정한 모양의 선철로 만들어 야드(Yard)(50)에 보관 후 상온까지 냉각하여 운송한다.

구체적으로, 용선 래들(10)로부터 몰드(40)에 용선을 공급하기 위해서는 도 2에 나타낸 바와 같이 용선 래들(10)을 기울여서 용선을 유도통(20)에 부은 후 몰드(40)에 담기도록 한다.

몰드(40)는 상부 개방된 그릇 형태로써 연속 작업을 하기 위해서 체인으로 연결되어서 컨베이어 형태로 회전시키는 것인 바, 이를 스트랜드(30)라 한다.

몰드(40)에 담겨진 용선은 스트랜드(30)의 회전에 따라 진행하면서 입측에서는 공냉상태(A)를 유지하다가 소량의 살수량을 유지하는 1차 살수(B), 다량의 살수량을 투입하는 2차 살수(C)를 거치고, 이후 팬 콘베이어(Pan Conveyor)(D)를 지나는 과정에서 공냉야드(50)에 떨어진 후 3차 살수(E)과정을 거치게 된다.

여기서, 고로에서 생산된 용선의 온도가 과도하게 높을 경우에는, 도 1에 도시된 바와 같은 문제점이 발생하므로, 본 발명에서는 고로에서 생산된 용선을 주선기(100)의 몰드(40)에 주입하기 전에, 주조에 적정한 온도로 용선을 냉각시키기 위해 선철을 투입하여 용선의 주조 온도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선철괴의 제조방법을 도시한 순서도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선철괴의 제조방법에 의하면, 먼저 고로에서 생산된 용선의 성분에 근거하여 몰드(40)에 주입된 용선이 응고를 개시하는 온도인 응고개시온도를 산출한다(S10 단계).

아래의 표 1은 용선 성분에 따른 응고개시온도(T_L)를 나타낸 것이다.

용선 성분 (wt%)		T_L(℃)
C	Si	T_L(℃)
4.5	0	1160
	1	1180
	2	1225
	3	1270
	4	1350

상기 표 1에 의하면, 중량%로 상기 Si의 함량이 0 wt% 일 때 응고개시온도는 1160 ℃이고, 상기 Si의 함량이 1 wt% 일 때 응고개시온도는 1180 ℃이고, 상기 Si의 함량이 2 wt% 일 때 응고개시온도는 1225 ℃이고, 상기 Si의 함량이 3 wt% 일 때 응고개시온도는 1270 ℃이고, 상기 Si의 함량이 4 wt% 일 때 응고개시온도는 1350 ℃이다.

용선의 성분에 근거하여 응고개시온도를 산출하는 단계(S10 단계)에서는, 용선의 성분 중 Si의 함량에 근거하여 응고개시온도를 산출한다. 용선의 성분 중에서 응고개시온도를 결정하는 주요 원소는 Si이므로, Si의 함량에 의해 용선의 응고개시온도를 산출할 수 있다.

표 1에 나타난 바와 같이, Si의 함량이 상승함에 따라, 산출되는 응고개시온도도 상승함을 파악할 수 있다.

응고개시온도가 산출되면, 산출된 응고개시온도에 소정의 온도(T_th)를 가산하여 주조온도(T_c)를 설정한다(S20 단계).

몰드(40)에 주입된 용선을 적정한 주조 온도(T_c)로 설정하기 위해서는 용선이 응고를 개시하는 응고개시온도보다 소정의 온도(T_th)가 높은 온도를 주조온도(T_c)로 설정할 필요가 있고, 여기서 상기 소정의 온도(T_th)는 150~200 ℃인 것이 바람직하다.

주조온도를 응고개시온도보다 너무 높게 설정하면 즉, 상기 소정의 온도(T_th)가 200 ℃를 초과하는 경우에는 (a) 몰드에 주입된 용선의 과다한 열응력 및 상 변태에 의해 몰드에 피로균열이 발생하거나, (b) 몰드에 주입된 용선의 과도한 온도에 의해, 몰드 내면의 코팅층이 국부적으로 손상되어 노출된 몰드 내면에 용융 상태의 용선이 응고되어 선철괴가 몰드에 융착되는 단점이 있고, 주조온도를 응고개시온도보다 약간 높게 설정하면 즉, 상기 소정의 온도(T_th)가 150 ℃ 미만인 경우에는 주조도중 용선의 온도저하에 의해, 주조말기 용선 래들(10) 내 잔류용선이 응고되어 더 이상 주조를 실시할 수 없는 문제가 발생할 수 있기 때문에, 상기 소정의 온도(T_th)는 150~200 ℃인 것으로 설정하였다.

한편, 고로에서 생산된 용선의 온도를 측정하고, 측정된 용선의 온도로부터 상기 주조온도를 감산하여(S30 단계) 초과온도를 산출한다(S40 단계).

구체적으로, 주조온도(T_c)를 설정한 후 용선을 설정된 주조온도(T_c)로 주조해야 하는데, 실제 측정된 용선의 온도가 상기 설정된 주조온도(T_c)보다 높은 경우에는 실제 용선의 온도를 설정된 주조온도(T_c)만큼 낮춰주어야 하고, 용선의 온도를 설정된 주조온도(T_c)만큼 낮춰주기 위하여 상온의 선철을 투입하여야 한다.

여기서, 투입되는 선철의 투입량은 상기 초과온도에 의하여 정해진다. 즉, 용선의 온도를 목표하는 주조온도(T_c)에 맞춰주기 위해서는, 상기 초과온도만큼 용선의 온도를 낮추어 주어야 한다.

선철의 투입에 따른 주선기 내 용선의 온도저하 예상값은 하기의 수학식 1에 의해 산출되고, 하기의 수학식 1로부터 상기 초과온도에 대응되는 선철의 투입량을 산출한△다(S50 단계).

상기 수학식 1에서, △T는 주선기 내 용선의 온도저하 예상값(℃), m은 선철의 단위질량(kg), EA는 선철의 투입량(개), L은 용선의 응고잠열(cal/g), C_p는 용선의 비열(cal/g℃), M은 토페도카의 래들(ladle)당 용선 수선량(kg)을 의미한다. ×

아래 표 2는 상기 수학식 1에 기초하여 선철의 투입량에 따른 용선의 온도 저하 예상값을 계산한 표이다.

항목	용선			선철		결과
항목	용선수선량	응고잠열	비열	단위질량	투입량	온도저하 예상값
단위	kg/ladle	cal/g	cal/g℃	kg/EA	EA(개)	℃
값	300,000	65.06	0.18	8.5	600	28.25

표 2에 의하면, 상기 용선수선량, 용선의 응고잠열, 용선의 비열, 선철의 단위질량, 선철의 투입량을 수학식 1에 대입해 보면, 온도저하 예상값은 28.25℃가 도출된다.

즉, 투입되는 선철량 즉 선철이 개수가 600개이면, 용선의 온도가 약 28.25℃ 정도 저하되는 것이다.

따라서, 용선의 온도를 목표하는 주조온도(T_c)에 맞춰주기 위해서는, 상기 초과온도만큼 용선의 온도를 낮추어 주어야 하고, 초과온도에 대응하는 선철의 투입량을 산출하기 위해서는 상기 수학식 1을 이용한다.

상기 초과온도에 대응하는 선철의 투입량이 산출되면, 산출된 투입량만큼 용선 래들(10)에 선철을 투입하여 용선과 선철을 혼합한다(S60 단계).

이후, 혼합된 용선과 선철을 주선기(100)의 몰드(40)에 주입한다(S70 단계).

따라서, 본 발명에 의하면, 고로에서 생산된 용선의 온도가 과도하게 높을 경우에는, 고로에서 생산된 용선을 주선기(100)의 몰드(40)에 주입하기 전에, 주조에 적정한 주조 온도로 용선을 냉각시키기 위해 선철을 투입하여 용선의 주조 온도를 조절할 수 있다.

그로 인해 도 1에 도시된 바와 같은 문제점 즉, 몰드의 균열을 방지할 수 있고, 몰드 내면의 코팅층이 손상되지 않으므로 선철괴가 몰드에 융착되는 것을 방지할 수 있으므로, 몰드의 수명이 연장되고 몰드 내에 융착된 선철괴를 강제로 탈락시키기 위한 별도의 수리시간 및 공정이 저감될 수 있다.

뿐만 아니라, 주선기(100) 앞에서 용선을 대기시키거나 또는 주조의 속도를 하향 조정할 필요가 없으므로 주선기의 생산성도 향상될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 용선의 온도가 과도하게 높을 경우 발생 가능한 주선기 몰드의 이상 현상을 설명하기 위한 설명도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주선기의 개략도,

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 간단한 설명>

10: 용선 래들 20: 유도통

30: 스트랜드 40: 몰드

50: 공냉 야드 100: 주선기

Claims

고로에서 생산된 용선의 성분에 근거하여 응고개시온도를 산출하는 단계;

산출된 응고개시온도에 소정의 온도를 가산하여 주조온도를 설정하는 단계;

고로에서 생산된 용선의 온도를 측정하는 단계;

측정된 용선의 온도로부터 상기 주조온도를 감산하여 초과온도를 산출하는 단계;

상기 초과온도에 대응되는 선철의 투입량을 산출하고, 산출된 선철의 투입량만큼 용선 래들에 선철을 투입하여 용선과 선철을 혼합하는 단계; 및

혼합된 용선과 선철을 주선기의 몰드에 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선철괴의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 용선의 성분에 근거하여 응고개시온도를 산출하는 단계에서는,

용선의 성분 중 Si의 함량에 근거하여 응고개시온도를 산출하고,

상기 Si의 함량이 상승함에 따라, 산출되는 응고개시온도도 상승하는 것을 특징으로 하는 선철괴의 제조방법.
청구항 2에 있어서,

중량%로 상기 Si의 함량이 0 wt% 일 때 응고개시온도는 1160 ℃이고, 상기 Si의 함량이 1 wt% 일 때 응고개시온도는 1180 ℃이고, 상기 Si의 함량이 2 wt% 일 때 응고개시온도는 1225 ℃이고, 상기 Si의 함량이 3 wt% 일 때 응고개시온도는 1270 ℃이고, 상기 Si의 함량이 4 wt% 일 때 응고개시온도는 1350 ℃인 것을 특징으로 하는 선철괴의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 소정의 온도는 150~200 ℃인 것을 특징으로 하는 선철괴의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 초과온도에 대응되는 선철의 투입량을 산출하는 단계에서는,

선철의 투입에 따른 주선기 내 용선의 온도저하 예상값을 산출하는 하기의 수학식에 근거하여, 상기 초과온도에 대응되는 선철의 투입량을 산출하는 것을 특징으로 하는 선철괴의 제조방법.

<수학식>

[상기 수학식에서, △T는 선철 투입에 따른 용선의 온도저하 예상값(℃), m은 선철의 단위질량(kg), EA는 선철의 투입량(개), L은 용선의 응고잠열(cal/g), C_p 는 용선의 비열(cal/g℃), M은 토페도카의 래들(ladle)당 용선 수선량(kg)을 의미함]