KR101190773B1 - 제강용 슬래그포트의 트러니언샤프트 및 그 제조방법과 이를 통해 제조된 슬래그포트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소강재질로 원기둥형상으로 단조가공되며 일측에는 삽입부가 형성되어 있어 슬래그포트의 주조과정에서 주강재질로 된 포트몸체의 좌우양측에 형성되는 측면장착부의 내부에 삽입되도록 되어 있고 상기 삽입부의 타측에는 측면장착부의 외측으로 돌출되어 각종 크레인 등의 장비에 걸려지는 걸이부가 일체로 형성되어 있되, 상기 삽입부는 그 외주면에 니켈, 크롬, 몰리브덴, 바나듐 중 선택된 어느 하나 또는 복수개 혼합된 침탄방지제가 대기 플라즈마 스프레이방식를 통해 일정두께로 1차코팅되어 침탄방지층을 형성하여 주조과정에서 탄소강재질로 된 삽입부에 주강재질로 된 쇳물로부터의 과침탄현상을 차단하도록 되어 있으며, 상기 침탄방지층의 외주면에는 금속산화물을 주성분으로 하는 메탈세라믹이 대기 플라즈마 스프레이방식를 통해 일정두께로 2차코팅되면서 메탈세라믹층을 형성하여 삽입부의 내열성 및 내구성, 내산화성, 내식성을 향상시켜 주조과정에서 삽입부의 외주면이 쇳물에 녹아 열융착되지 않도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 제강용 슬래그포트의 트러니언샤프트 및 그 제조방법과 이를 통해 제조된 슬래그포트에 관한 것이다.

Description

제강용 슬래그포트의 트러니언샤프트 및 그 제조방법과 이를 통해 제조된 슬래그포트{The trunnion shaft of a slag pot for steelmaking and the making method thereof and the slag pot}

본 발명은 제강공정에서 사용 후 남은 용강이나 슬래그를 모으는 슬래그포트의 트러니언샤프트(trunnion shaft) 및 그 제조방법과 이를 통해 제조된 슬래그포트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소강재질로 원기둥형상으로 단조가공되며 일측에는 삽입부가 형성되어 있어 슬래그포트의 주조과정에서 주강재질로 된 포트몸체의 좌우양측에 형성되는 측면장착부의 내부에 삽입되도록 되어 있고 상기 삽입부의 타측에는 측면장착부의 외측으로 돌출되어 각종 크레인 등의 장비에 걸려지는 걸이부가 일체로 형성되어 있되, 상기 삽입부는 그 외주면에 니켈, 크롬, 몰리브덴, 바나듐 중 선택된 어느 하나 또는 복수개 혼합된 침탄방지제가 대기 플라즈마 스프레이방식를 통해 일정두께로 1차코팅되어 침탄방지층을 형성하여 주조과정에서 탄소강재질로 된 삽입부에 주강재질로 된 쇳물로부터의 과침탄현상을 차단하도록 되어 있으며, 상기 침탄방지층의 외주면에는 금속산화물을 주성분으로 하는 메탈세라믹이 대기 플라즈마 스프레이방식를 통해 일정두께로 2차코팅되면서 메탈세라믹층을 형성하여 삽입부의 내열성 및 내구성, 내산화성, 내식성을 향상시키면서 주조과정에서 삽입부의 외주면이 쇳물에 녹아 열융착되지 않도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 제강용 슬래그포트의 트러니언샤프트 및 그 제조방법과 이를 통해 제조된 슬래그포트에 관한 것이다.

일반적으로 대형 제강공장에서는 강철을 녹인 쇳물인 용강(鎔鋼)으로부터 탄소와 각종 불순물을 제거하여 강(鋼)을 만드는 제강(製鋼)과정에서 다량의 슬래그(slag)가 발생되며 이 때 발생된 슬래그나 사용후 남은 잔탕(잔류용강)은 슬래그포트에 모아 상부에 떠있는 다량의 슬래그는 제거하고 하부에 남은 소량의 용강만 별도로 분리하여 재사용하게 된다.

이러한 슬래그포트는 내열성 및 보수성이 뛰어난 주강재질로 상부는 개구되고 하부로 갈수록 좁고 바닥면이 오목하게 들어간 주발모양의 용기형상으로 된 포트몸체가 구비되어 있으며 상기 포트몸체의 좌우양측면에는 각각 측면장착부가 형성되어 있어 탄소강재질로 원기둥형상으로 단조가공된 트러니언샤프트가 일체로 삽입장착되면서 각종 크레인 등의 장비를 통해 상기 트러니언샤프트를 축으로 포트몸체가 전후방으로 일정각도로 기울여지도록 하여 상기 포트몸체에 모인 슬래그 및 용강 중 상부에 떠있는 다량의 슬래그를 먼저 분리제거하고 하부에 남은 소량의 용강만 별도의 용기에 모아 재사용하도록 되어 있다.

상기 종래의 슬래그포트는 그 제조과정에서 탄소강재질로 원기둥형상으로 된 트러니언샤프트를 별도의 단조(鍛造)가공을 통해 제작하되, 상기 트러니언샤프트는 일측 외주면을 따라 하나 또는 복수개의 걸림턱이 돌출형성되어 있고 타측에 형성된 걸이부의 외주면에도 각종 장비에 걸려진 트러니언샤프트가 외측으로 이탈되는 것을 방지하기 위한 이탈방지턱이 돌출형성되어 있어 요철(凹凸)식 형상에 의해 통상적으로 단조(鍛造)가공을 통해서 제작되어 단조가공이 용이한 탄소강재질로 형성되도록 되어 있으며, 이와 같이 단조가공된 트러니언샤프트를 포트몸체의 측면장착부에 삽입장착하는 과정에서 통상적으로 용적량이 대략 40㎥ 이상의 대형 슬래그포트의 경우에는 트러니언샤프트의 중간부분 외주면에 볼트장착부를 돌출형성하고 주조 완성된 포트몸체의 측면장착부 외측면에는 복수개의 볼팅공을 천공하여 복수개의 볼트로 트러니언샤프트가 측면장착부에 일체로 고정 장착되도록 하였으나, 이 경우 가공비용 및 조립, 운반비용이 증가되고 복수개의 볼팅공을 천공 및 이에 부합되는 복수개의 볼트를 가공하는 과정에 따른 제작비용 증가와 고온의 슬래그 및 잔탕으로부터 전달된 열에 의해 볼트의 내구성이 쉽게 저하되어 볼트가 풀리거나 손상되어 이탈되면서 안전사고의 문제점이 있었다.

한편, 통상적으로 소형 슬래그포트의 경우에는 포트몸체를 형성하기 위한 주형(鑄型)의 좌우양측에 단조가공된 트러니언샤프트의 일측을 삽입시킨 상태에서 상기 주형 내부에 주강재질의 용융된 쇳물을 부어 주조(鑄造) 삽입하는 방식으로 포트몸체의 좌우양측에 트러니언샤프트를 일체로 삽입장착하여 슬래그포트를 제작하였으나, 이 경우 탄소강재질로 된 트러니언샤프트의 용융점은 주강재질의 용융점보다 높지않아 주형의 내측에 트러니언샤프트의 삽입부를 삽입한 상태에서 주강재질의 용융된 쇳물을 주형에 붓게 되면 고온의 쇳물에 의해 트러니언샤프트의 삽입부 표면이 녹아 서로 들러붙게 되며, 이로 인해 완성된 슬래그포트의 포트몸체에 담겨지는 고온의 슬래그나 용강에 의한 슬래그포트의 열수축팽창시 서로 다른 재질로 된 트러니언샤프트의 삽입부와 포트몸체의 측면장착부가 수축 팽창율 차이에 따라 연결부분에 균열이 발생되거나 크렉 등이 발생되어 쉽게 손상되는 문제점이 있었으며, 또한 상기 주형에 고온의 쇳물을 붓는 과정에서 주강에 포함된 탄소성분이 탄소강재질로 된 트러니언샤프트의 내부로 침탄(浸炭)되면서 과침탄현상이 발생되어 트러니언샤프트의 경도가 크게 취약해지고 내구성 및 강도가 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로 탄소강재질로 된 트러니언샤프트의 삽입부 외주면에 니켈, 크롬, 몰리브덴, 바나듐 등으로 된 침탄방지제를 대기 플라즈마 스프레이방식으로 일정두께로 1차코팅처리하여 침탄방지층을 형성함으로써 주조과정에서 탄소강재질로 된 삽입부에 주강재질로 된 쇳물로부터의 과침탄현상을 차단하며, 상기 침탄방지층의 외주면에는 금속산화물을 주성분으로 하는 메탈세라믹을 대기 플라즈마 스프레이방식를 통해 일정두께로 2차코팅처리하여 메탈세라믹층을 형성함으로써 삽입부의 내열성 및 내구성, 내산화성, 내식성을 향상시켜 주조과정에서 삽입부의 외주면이 쇳물에 녹아 열융착되지 않도록 하는 것에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 탄소강재질로 원기둥형상으로 단조가공되며 일측에는 삽입부가 형성되어 있어 슬래그포트의 주조과정에서 주강재질로 된 포트몸체의 좌우양측에 형성되는 측면장착부의 내부에 삽입되도록 되어 있고 상기 삽입부의 타측에는 측면장착부의 외측으로 돌출되어 각종 크레인 등의 장비에 걸려지는 걸이부가 일체로 형성되어 있되, 상기 삽입부는 그 외주면에 니켈, 크롬, 몰리브덴, 바나듐 중 선택된 어느 하나 또는 복수개 혼합된 침탄방지제가 대기 플라즈마 스프레이방식를 통해 일정두께로 1차코팅되어 침탄방지층을 형성하여 주조과정에서 탄소강재질로 된 삽입부에 주강재질로 된 쇳물로부터의 과침탄현상을 차단하도록 되어 있으며, 상기 침탄방지층의 외주면에는 금속산화물을 주성분으로 하는 메탈세라믹이 대기 플라즈마 스프레이방식를 통해 일정두께로 2차코팅되면서 메탈세라믹층을 형성하여 삽입부의 내열성 및 내구성, 내산화성, 내식성을 향상시켜 주조과정에서 삽입부의 외주면이 쇳물에 녹아 열융착되지 않도록 되어 있는 것에 본 발명의 특징이 있다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 탄소강재질로 된 트러니언샤프트의 삽입부 외주면에 니켈, 크롬, 몰리브덴, 바나듐 등으로 된 침탄방지제가 대기 플라즈마 스프레이방식으로 일정두께로 1차코팅되어 침탄방지층을 형성하여 주조과정에서 탄소강재질로 된 삽입부에 주강재질로 된 쇳물로부터의 과침탄현상을 차단해 트러니언샤프트의 경도, 내구성 및 강도 저하를 방지할 수 있으며, 상기 침탄방지층의 외주면에는 금속산화물을 주성분으로 하는 메탈세라믹이 대기 플라즈마 스프레이방식를 통해 일정두께로 2차코팅되어 메탈세라믹층을 형성하여 삽입부의 내열성 및 내구성, 내산화성, 내식성을 향상시켜 주조과정에서 삽입부의 외주면이 고온의 쇳물에 의해 표면이 녹아 열융착되지 않고, 이에 따라 완성된 슬래그포트에서 삽입부의 외주면과 측면장착부의 내주면 사이에 0.05 ~ 0.15mm정도의 유격이 형성되면서 포트몸체에 담겨지는 고온의 슬래그나 용강에 의한 열수축팽창시 서로 다른 재질로 된 삽입부와 측면장착부의 수축 팽창율 차이에 따라 균열이나 크렉 등의 손상이 발생되지 않도록 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제강용 슬래그포트의 전체 단면개략도
도 2는 본 발명에 따른 제강용 슬래그포트의 트러니언샤프트의 확대 단면개략도
도 3은 본 발명에 따른 제강용 슬래그포트의 전체 사시개략도

이하 본 발명에 따른 바람직한 구성을 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 제강용 슬래그포트의 트러니언샤프트(1)는 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 제강공정에서 사용 후 남은 용강(鎔鋼)이나 슬래그(slag)를 모으는 슬래그포트(2)의 좌우양측에 장착되어 각종 크레인 장비 등에 의해 걸려진 상태로 슬래그포트(2)가 전후 일정각도로 기울여지도록 하는 축으로서, 탄소강재질로 원기둥형상으로 단조(鍛造)가공되며 일측에는 삽입부(3)가 형성되어 있어 슬래그포트(2)의 주조(鑄造)과정에서 주강재질로 된 포트몸체(5)의 좌우양측에 형성되는 측면장착부(6)의 내부에 삽입되도록 되어 있고 상기 삽입부(3)의 타측에는 측면장착부(6)의 외측으로 돌출되어 각종 장비에 걸려지는 걸이부(4)가 일체로 형성되어 있되, 상기 삽입부(3)는 그 외주면에 침탄방지제가 일정두께로 1차코팅되면서 침탄방지층(9)을 형성하여 주조과정에서 탄소강재질로 된 삽입부(3)에 주강재질로 된 쇳물로부터의 과침탄현상을 차단하도록 되어 있으며, 상기 침탄방지층(9)의 외주면에는 메탈세라믹이 일정두께로 2차코팅되면서 메탈세라믹층(10)을 형성하여 삽입부(3)의 내열성 및 내구성, 내산화성, 내식성을 향상시켜 주조과정에서 삽입부(3)의 외주면이 고온의 용융된 쇳물에 녹아 열융착되지 않도록 되어 있다.

상기 삽입부(3)는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 슬래그포트(2)의 주조(鑄造)과정에서 주강재질로 된 포트몸체(5)의 측면장착부(6) 내부에 삽입 장착되는 부분으로, 트러니언샤프트(1)의 일측에 형성되며 외주면을 따라 하나 또는 복수개의 걸림턱(7)이 일체로 돌출형성되어 있어 상기 걸림턱(7)이 측면장착부(6)의 내부에 요철식으로 결합된 상태를 유지하여 트러니언샤프트(1)가 측면장착부(6)의 외측으로 빠지지 않고 견고하게 삽입 장착된 상태를 유지하도록 되어 있다.

또한, 상기 삽입부(3)는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 일측끝단이 일측하방으로 갈수록 하향경사진 경사면으로 형성되어 있어 하부로 갈수록 좁고 바닥면이 오목하게 들어간 주발모양의 용기형상으로 주조되는 포트몸체(5)의 측면장착부(6) 내측에 경사면으로 형성된 삽입부(3)의 일측끝단이 근접되게 위치되면서 포트몸체(5)의 두께가 균일하게 주조되도록 되어 있으며, 상기 삽입부(3)의 경사면에 의해 주조 완성된 포트몸체(5)의 측면장착부(6) 내측에서 트러니언샤프트(1)가 회전되지 않도록 되어 있다.

상기 걸이부(4)는 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 트러니언샤프트(1)의 타측에 형성되고 삽입부(3)와 일체로 형성되어 있으며 상기 포트몸체(5)의 측면장착부(6) 외측으로 돌출되어 각종 크레인 등의 장비에 걸려지도록 되어 있되, 상기 걸이부(4)의 타측 끝부분에는 외주면을 따라 각각 이탈방지턱(8)이 일체로 돌출형성되어 있어 각종 장비에 걸려진 트러니언샤프트(1)가 외측으로 이탈되는 것을 방지하도록 되어 있다.

한편, 상기와 같이 트러니언샤프트(1)는 삽입부(3)와 걸이부(4)에 각각 걸림턱(7)과 이탈방지턱(8)이 요철(凹凸)식으로 일체로 돌출형성되어 있어 이러한 요철식 형상을 성형하기 위해서는 통상적으로 단조(鍛造)가공을 통해서 제작되며 이에 따라 상기 트러니언샤프트(1)의 재질은 단조가공이 용이하면서 높은 강도를 지닌 탄소강재질로 형성되도록 되어 있다.

또한, 상기 트러니언샤프트(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 삽입부(3)의 외주면 전체에 입자의 크기가 0.1 ~ 0.5㎛로 미분말화된 니켈, 크롬, 몰리브덴, 바나듐 중 선택된 어느 하나 또는 복수개 혼합된 침탄방지제가 대기 플라즈마 스프레이(atmospheric plasma spraying)방식을 통해 0.03 ~ 0.05mm 두께로 1차코팅처리되어 침탄방지층(9)을 형성하도록 되어 있는데, 상기 침탄방지층(9)은 주조과정에서 주형(鑄型)(도시하지 않음)의 내측에 삽입된 상태로 위치되는 탄소강재질로 된 트러니언샤프트(1)의 삽입부(3)에 주강재질의 용융된 쇳물을 붓는 과정에서 주강에 포함된 탄소성분이 탄소강재질로 된 트러니언샤프트(1)의 내부로 침탄(浸炭)되는 것을 차단하여 과침탄현상에 따른 트러니언샤프트(1)의 경도, 내구성 및 강도 저하를 방지하도록 되어 있다.

상기 침탄방지제는 강(鋼) 중의 탄소 확산속도를 지연시키거나 침탄성을 낮추는 특성을 지닌 금속인 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V) 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합된 것을 사용하며, 상기 침탄방지제는 입자의 크기가 0.1 ~ 0.5㎛로 미분말화된 것을 대기 플라즈마 스프레이(atmospheric plasma spraying)방식으로 삽입부(3)의 외주면에 1차코팅처리하되, 상기 대기 플라즈마 스프레이는 아르곤, 헬륨, 질소 등의 가스를 아크(arc)로 플라즈마화하고 이것을 노즐로부터 배출시켜 초고온, 고속의 플라즈마 제트(plasma zet)를 열원으로 하는 피막형성 기술로서 화염온도는 8,000 ~ 15,000K, 화염속도는 150 ~ 300m/sec이며 고융점의 미분말화된 침탄방지제를 플라즈마 제트로 용융시켜 삽입부(3)의 외주면에 0.03 ~ 0.05mm 두께의 피막을 형성하도록 되어 있다.

상기와 같이 침탄방지제에 의해 형성되는 침탄방지층(9)은 0.03 ~ 0.05mm정도의 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 0.03mm 미만으로 코팅처리되는 경우에는 침탄방지층(9)의 두께가 너무 얇아 침탄방지기능이 제대로 발휘되지 않고, 0.05mm를 초과하여 코팅처리되는 경우에는 침탄방지층(9)의 두께가 너무 두꺼워 용융된 주강을 주입하는 과정에서 고온에 의해 삽입부(3)의 외주면으로부터 탈리되는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 상기 삽입부(3)는 도 2에 도시된 바와 같이 침탄방지층(9)의 외주면 전체에 0.1 ~ 0.5㎛로 미분말화된 금속산화물을 주성분으로 하는 메탈세라믹이 대기 플라즈마 스프레이방식을 통해 0.06 ~ 0.10mm 두께로 2차코팅되면서 메탈세라믹층(10)을 형성하여 삽입부(3)의 내열성 및 내구성, 내산화성, 내식성을 향상시켜 주조과정에서 삽입부(3)의 외주면이 고온의 쇳물에 녹아 열융착되지 않도록 되어 있는데, 상기 메탈세라믹층(10)은 주조과정에서 주형의 내측에 삽입된 상태로 위치되는 탄소강재질로 된 트러니언샤프트(1)의 삽입부(3)에 탄소강보다 높은 용융점을 지닌 주강재질의 용융된 쇳물을 붓는 과정에서 고온에 의해 탄소강재질로 된 트러니언샤프트(1)의 삽입부(3) 표면이 녹아 열융착되지 않게 삽입부(3)의 내열성 및 내구성, 내산화성, 내식성을 향상시키도록 되어 있다.

상기 메탈세라믹은 내열성 및 내구성, 내산화성, 내식성이 우수한 금속산화물을 주성분으로 하는 경질(硬質)의 내열재료로서, 산화알루미늄과 이산화규소가 일정비율로 혼합된 것 또는 산화지르코늄과 산화칼슘 또는 산화지르코늄과 산화마그네슘이 일정비율로 혼합된 것 중 선택된 어느 하나 또는 복수개 혼합된 것으로 되어 있되, 더욱 구체적으로는 산화알루미늄 96 ~ 99중량%와 이산화규소 1 ~ 4중량%가 혼합된 것이나 산화지르코늄 92 ~ 96중량%와 산화칼슘 4 ~ 8중량%가 혼합된 것 또는 산화지르코늄 92 ~ 96중량%와 산화마그네슘 4 ~ 8중량%가 혼합된 것 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상 혼합된 것을 사용하며, 상기와 같이 특정된 메탈세라믹은 700℃ 정도의 고온에서도 안정적으로 내열성 및 내구성, 내산화성, 내식성이 우수한 특성을 지니고 있어 완성된 슬래그포트(2)에 1400 ~ 1500℃ 정도의 슬래그나 용강이 담겨지는 경우에도 트러니언샤프트(1)의 삽입부(3) 표면이 열변형되지 않고 안정적인 상태를 유지하게 된다.

상기와 같이 메탈세라믹에 의해 형성되는 메탈세라믹층(10)은 0.1 ~ 0.5㎛로 미분말화된 메탈세라믹을 대기 플라즈마 스프레이방식으로 2차코팅처리하여 0.06 ~ 0.10mm정도의 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 0.06mm 미만으로 코팅처리되는 경우에는 메탈세라믹층(10)의 두께가 너무 얇아 내열성, 내구성 등의 기능이 제대로 발휘되지 않고, 0.10mm를 초과하여 코팅처리되는 경우에는 메탈세라믹층(10)의 두께가 너무 두꺼워 용융된 주강을 주입하는 과정에서 고온과 주입압력에 의해 삽입부(3)의 외주면으로부터 메탈세라믹층(10)이 탈리되는 문제점이 발생하게 된다.

한편, 상기와 같이 메탈세라믹층(10)에 의해 주조과정에서 삽입부(3)의 외주면이 녹아 열융착되지 않으면서 서로 들러붙지 않고 고온의 용융된 주강을 주입한 후 냉각에 따른 수축에 의해 삽입부(3)의 외주면과 측면장착부(6)의 내주면 사이에 0.01 ~ 0.05mm 정도의 미세 유격이 형성되며, 완성된 슬래그포트(2)에 담겨지는 고온의 슬래그나 용강에 의하여 열수축팽창이 일어나도 서로 다른 재질로 된 측면장착부(6)와 삽입부(3)의 수축 팽창율 차이에 따른 균열이나 크렉 등의 손상이 발생되지 않게 된다.

이하 본 발명에 따른 구체적인 제조과정은 다음과 같다.

1. 트러니언샤프트(1)의 단조가공단계

탄소강재질로 된 원기둥형의 트러니언샤프트(1)를 단조처리하여 제조하되, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 상기 트러니언샤프트(1)는 일측에 포트몸체(5)의 측면장착부(6) 내측에 삽입 장착되는 삽입부(3)를 형성하고 상기 삽입부(3)에는 외주면을 따라 하나 또는 복수개의 걸림턱(7)을 돌출형성하며 상기 삽입부(3)의 타측에는 걸이부(4)를 일체로 형성하고 상기 걸이부(4)의 타측 끝부분 외주면에는 이탈방지턱(8)을 돌출형성한다.

2. 침탄방지층(9)의 형성단계

상기와 같이 단조가공된 트러니언샤프트(1)의 삽입부(3) 외주면에는 입자의 크기가 0.1 ~ 0.5㎛로 미분말화된 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V) 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합된 침탄방지제를 대기 플라즈마 스프레이(atmospheric plasma spraying)방식으로 0.03 ~ 0.05mm 두께로 1차코팅처리하여 침탄방지층(9)을 형성함으로써 주조과정에서 주강재질의 용융된 쇳물로부터 탄소강재질로 된 트러니언샤프트(1)의 삽입부(3)에 탄소성분이 침탄되어 과침탄으로 경도, 내구성 및 강도가 저하되는 것을 방지한다.

3. 메탈세라믹층(10)의 형성단계

다음으로 침탄방지층(9)이 형성된 부분의 외주면에는 금속산화물을 주성분으로 하는 메탈세라믹을 0.06 ~ 0.10mm정도의 두께로 2차코팅처리하여 메탈세라믹층(10)을 형성하되, 상기 메탈세라믹은 산화알루미늄 96 ~ 99중량%와 이산화규소 1 ~ 4중량%가 혼합된 것이나 산화지르코늄 92 ~ 96중량%와 산화칼슘 4 ~ 8중량%가 혼합된 것 또는 산화지르코늄 92 ~ 96중량%와 산화마그네슘 4 ~ 8중량%가 혼합된 것 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상 혼합된 것을 사용하며 대기 플라즈마 스프레이방식으로 2차코팅처리하여 0.06 ~ 0.10mm정도의 두께로 메탈세라믹층(10)이 형성되도록 함으로써 삽입부(3)의 내열성 및 내구성, 내산화성, 내식성을 향상시켜 주조과정에서 삽입부(3)의 외주면이 고온의 쇳물에 녹아 열융착되지 않도록 한다.

4. 슬래그포트(2)의 완성단계

상기와 같이 침탄방지층(9)과 메탈세라믹층(10)이 2중으로 코팅처리된 트러니언샤프트(1)의 삽입부(3)를 주형(鑄型)의 상부 양측에 각각 삽입시키고 주조과정을 통해 주형 내부에 주강재질의 용융된 쇳물을 부어 포트몸체(5)를 형성하면서 포트몸체(5)의 좌우양측에 형성되는 측면장착부(6) 내측에 트러니언샤프트(1)의 삽입부(3)가 삽입 장착되도록 하되, 상기 용융된 쇳물을 주형에 붓는 과정에서 고온의 용융된 주강을 주입한 후 냉각에 따른 수축에 의해 삽입부(3)의 외주면과 측면장착부(6)의 내주면 사이에 0.01 ~ 0.05mm 정도의 미세 유격이 형성됨으로써 완성된 슬래그포트(2)에 담겨지는 고온의 슬래그나 용강에 의하여 열수축팽창이 일어나도 서로 다른 재질로 된 포트몸체(5)의 측면장착부(6)와 트러니언샤프트(1)의 삽입부(3)의 수축 팽창율 차이에 따른 균열이나 크렉 등의 손상이 발생되지 않게 된다.

1. 트러니언샤프트
2. 슬래그포트
3. 삽입부
4. 걸이부
5. 포트몸체
6. 측면장착부
7. 걸림턱
8. 이탈방지턱
9. 침탄방지층
10. 메탈세라믹층

Claims (7)

1. 탄소강재질로 원기둥형상으로 단조가공되며 일측에는 삽입부(3)가 형성되어 있어 슬래그포트(2)의 주조과정에서 주강재질로 된 포트몸체(5)의 좌우양측에 형성되는 측면장착부(6)의 내부에 삽입되도록 되어 있고 상기 삽입부(3)의 타측에는 측면장착부(6)의 외측으로 돌출되는 걸이부(4)가 일체로 형성되어 있되, 상기 삽입부(3)는 그 외주면에 니켈, 크롬, 몰리브덴, 바나듐 중 선택된 어느 하나 또는 복수개 혼합된 침탄방지제가 일정두께로 1차코팅되어 침탄방지층(9)을 형성하며, 상기 침탄방지층(9)의 외주면에는 금속산화물을 주성분으로 하는 메탈세라믹이 일정두께로 2차코팅되면서 메탈세라믹층(10)을 형성한 것을 특징으로 하는 제강용 슬래그포트의 트러니언샤프트.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 삽입부(3)는 일측끝단이 일측하방으로 갈수록 하향경사진 경사면으로 형성되어 있어 상기 삽입부(3)의 경사면에 의해 주조 완성된 포트몸체(5)의 측면장착부(6) 내측에서 트러니언샤프트(1)가 회전되지 않도록 되어 있는 것을 특징으로 제강용 슬래그포트의 트러니언샤프트.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 침탄방지제는 입자의 크기가 0.1 ~ 0.5㎛로 미분말화된 것이며 대기 플라즈마 스프레이방식을 통해 0.03 ~ 0.05mm 두께의 침탄방지층(9)을 형성한 것을 특징으로 제강용 슬래그포트의 트러니언샤프트.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 메탈세라믹은 산화알루미늄 96 ~ 99중량%와 이산화규소 1 ~ 4중량%가 혼합된 것이나 산화지르코늄 92 ~ 96중량%와 산화칼슘 4 ~ 8중량%가 혼합된 것 또는 산화지르코늄 92 ~ 96중량%와 산화마그네슘 4 ~ 8중량%가 혼합된 것 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상 혼합된 것이며, 입자의 크기가 0.1 ~ 0.5㎛로 미분말화된 것이고 대기 플라즈마 스프레이방식을 통해 0.06 ~ 0.10mm 두께의 메탈세라믹층(10)을 형성한 것을 특징으로 하는 제강용 슬래그포트의 트러니언샤프트.
   
5. 탄소강재질로 원기둥형상으로 단조가공하며 일측에는 삽입부(3)를 형성하여 슬래그포트(2)의 주조과정에서 주강재질로 된 포트몸체(5)의 좌우양측에 형성되는 측면장착부(6)의 내부에 삽입되도록 하고 상기 삽입부(3)의 타측에는 측면장착부(6)의 외측으로 돌출되는 걸이부(4)를 일체로 형성하되, 상기 삽입부(3)는 그 외주면에 입자의 크기가 0.1 ~ 0.5㎛로 미분말화된 니켈, 크롬, 몰리브덴, 바나듐 중 선택된 어느 하나 또는 복수개 혼합된 침탄방지제를 대기 플라즈마 스프레이방식을 통해 0.03 ~ 0.05mm 두께로 1차코팅처리하여 침탄방지층(9)을 형성하고, 상기 침탄방지층(9)의 외주면에는 입자의 크기가 0.1 ~ 0.5㎛로 미분말화된 산화알루미늄과 이산화규소가 일정비율로 혼합된 것이나 산화지르코늄과 산화칼슘 또는 산화지르코늄과 산화마그네슘이 일정비율로 혼합된 것 중 선택된 어느 하나 또는 복수개 혼합된 것으로 이루어진 메탈세라믹을 대기 플라즈마 스프레이방식을 통해 0.06 ~ 0.10mm 두께로 2차코팅처리하여 메탈세라믹층(10)을 형성하여 제조하는 것을 특징으로 하는 제강용 슬래그포트의 트러니언샤프트 제조방법.
   
6. 제 5항에 있어서, 상기 메탈세라믹은 산화알루미늄 96 ~ 99중량%와 이산화규소 1 ~ 4중량%가 혼합된 것이나 산화지르코늄 92 ~ 96중량%와 산화칼슘 4 ~ 8중량%가 혼합된 것 또는 산화지르코늄 92 ~ 96중량%와 산화마그네슘 4 ~ 8중량%가 혼합된 것 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상 혼합된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 제강용 슬래그포트의 트러니언샤프트 제조방법.
   
7. 탄소강재질로 원기둥형상으로 단조가공되며 일측에는 삽입부(3)가 형성되어 있고 상기 삽입부(3)의 타측에는 걸이부(4)가 일체로 형성되도록 되어 있되 상기 삽입부(3)는 일측끝단이 일측하방으로 갈수록 하향경사진 경사면으로 형성되어 있고 삽입부(3)의 외주면에는 니켈, 크롬, 몰리브덴, 바나듐 중 선택된 어느 하나 또는 복수개 혼합된 침탄방지제가 0.03 ~ 0.05mm 두께로 1차코팅처리된 침탄방지층(9)이 형성되어 있으며 상기 침탄방지층(9)의 외주면에는 산화알루미늄과 이산화규소가 일정비율로 혼합된 것이나 산화지르코늄과 산화칼슘 또는 산화지르코늄과 산화마그네슘이 일정비율로 혼합된 것 중 선택된 어느 하나 또는 복수개 혼합된 것으로 이루어진 메탈세라믹이 0.06 ~ 0.10mm 두께로 2차코팅처리된 메탈세라믹층(10)이 형성되어 있는 트러니언샤프트(1)가 구비되어 있고, 상기 트러니언샤프트(1)의 삽입부(3)는 주형 내부의 상부 양측에 각각 삽입된 상태에서 주조과정을 통해 주형 내부에 주강재질의 용융된 쇳물이 투입되어 형성되는 포트몸체(5) 좌우양측의 측면장착부(6) 내측에 삽입 장착되면서 상기 삽입부(3)의 메탈세라믹층(10)에 의해 측면장착부(6)와 서로 들러붙지 않고 삽입부(3)의 외주면과 측면장착부(6)의 내주면 사이에 미세 유격이 형성되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 제강용 슬래그포트.

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