KR101503157B1 - 경사진 원통형 중공부를 갖는 주물 제작 방법 및 그것을 이용한 선박용 어퍼 케스팅 제작 방법 - Google Patents

경사진 원통형 중공부를 갖는 주물 제작 방법 및 그것을 이용한 선박용 어퍼 케스팅 제작 방법 Download PDF

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Abstract

기울기를 갖는 원통형 중공부가 형성된 주물을 제작하는 방법이 개시된다. 방법은 어퍼 케스팅의 형상을 갖는 주형 내에 외면이 경사진 코어를 용강의 주입 방향과 나란하게 배치하여 경사진 원통형 중공부를 갖는 선박용 어퍼 케스팅이 제작된다.

Description

경사진 원통형 중공부를 갖는 주물 제작 방법 및 그것을 이용한 선박용 어퍼 케스팅 제작 방법{METHOD OF MANUFACTURING CASTING HAVING TAPERED CYLIDRICAL HOLLOW PORTION AND METHOD OF MANUFACTURING UPPER CASTING FOR SHIP USING THE SAME}
본 발명은 일정 기울기를 갖는 원통형 중공부를 갖는 주물 제작 방법 및 그것을 이용한 선박용 어퍼 케스팅 제작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 선박용 러더(rudder)는 선박의 추진력을 제공하기 위한 선체 추진 프로펠러의 후방에 선회 가능하게 설치되어 선체 추진 프로 펠러에 의해 발생되는 유체 흐름의 방향을 전환 시킴으로써 선체의 진행 방향을 조절한다.
이러한 선박용 러더는 선체에 고정, 설치되는 러더혼(rudder horn), 러더혼에 선회가능토록 일체로 결합되고 유체 흐름의 방향 전환을 통해 선체의 진행 방향을 조절하는 러더 블레이드(rudder blade), 러더혼의 어퍼, 로우 홀에 삽입된 상태에서 러더혼 및 러더 블레이드를 선회 가능토록 일체로 결합시키는 러더 스톡(ruddr stocke)을 포함한다.
러더혼의 어퍼, 로우 홀의 부근에는 러더 스톡을 지지하는 어퍼,로우 케스팅이 추가로 포함된다.
러더 스톡은 어퍼 케스팅의 중공부에 유압에 의해 강제 박음 형식에 의해 조립된다. 이를 위하여 러더 스톡은 외면이 하방으로 갈수록 경사지게 형성되고, 그에 대응하는 어퍼 케스팅의 중공부 표면도 경사지게 형성된다.
종래에는 이와 같은 어퍼 케스팅의 중공부는 1차적으로 용강을 주형에 주입하여 주물제작에 의해 원통 형상으로 제조된 후 정삭 가공 등을 통해 경사면을 갖도록 제작된다.
그러나, 정삭 가공면에서 미세 주조 결함이 발생하는 문제점이 있고 그 미세 주조 결함을 수정하기 위한 추가 작업이 필요하여 제조 공정이 복잡한 문제점이 있다.
또한, 정삭 가공을 위하여 주조 가공 여유가 증대되어 재료비가 증대되는 문제점이 있다.
대한민국특허공개번호 2009-0017194(공개일:2009.02.18) 대한민국특허공개번호 2012-0129289(공개일:2012.11.28)
본 발명의 목적은 주물의 주조 자세를 개선하여 중공부 표면 직하 결함을 최소화하는 주물 제작 방법 및 그를 이용한 선박의 어퍼 케스팅 주조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 어퍼 케스팅의 중공부의 경사면을 주물 제작시 동시에 형성되도록 하는 주물 제작 방법 및 그를 이용한 선박의 어퍼 케스팅 주조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점을 따르면, 러더 블레이드를 회전시키는 러더 스톡이 삽입되는 중공부을 갖는 선박용 어퍼 케스팅 제작 방법에 있어서, 상기 어퍼 케스팅의 형상을 갖는 주형 내에 외면이 경사진 코어를 용강의 주입 방향과 나란하게 배치하여 경사진 원통형 중공부를 주물 제작시 형성하는 선박용 어퍼 케스팅 제작 방법이 제공된다.
상기 용강을 상기 주형의 저면에서 상방향으로 주입하고, 상기 코어는 상기 주형의 저면에 대하여 수직으로 배치할 수 있다.
상기 어퍼 케스팅의 상면은 평탄하게 형성되고, 상기 어퍼 케스팅의 저면은 오목홈을 가질 수 있다.
상기 코어는 상기 주형의 상부로 갈수록 그 직경이 증가하는 형태로 경사지게 배치될 수 있다.
상기 어퍼 케스팅의 상면 두께부 측에 압탕이 제공될 수 있다.
상기 어퍼 케스팅의 측부측에 일정 간격을 두고 복수의 측부 냉금쇠를 배치하고, 상기 어퍼 케스팅의 하면측에 일정 간격을 두고 저부 냉금쇠를 배치할 수 있다.
상기 측부 냉금쇠를 상기 어퍼 케스팅의 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 2열로 배치할 수 있다.
상기 저부 냉금쇠를 상기 중공부의 둘레를 따라 원형으로 배치할 수 있다.
삭제
본 발명의 다른 관점을 따르면, 소정의 주물 형상을 갖는 주형 내에 외면이 경사진 코어를 용강의 주입 방향과 나란하게 배치하여 경사진 원통형 중공부를 갖는 주물 제작 방법이 제공된다.
상기 용강은 상기 주형의 저면에서 상방향으로 주입되고, 상기 코어는 상기 주형의 저면에 대하여 수직 방향으로 배치될 수 있다.
상기 주물의 두께부에 압탕이 구비될 수 있다.
상기 주물의 둘레부에 일정 간격을 두고 적어도 1열로 측부 냉금쇠를 배치하고, 상기 압탕과 마주하는 상기 주물의 타측 단부에 일정 간격을 두고 저부 냉금쇠를 배치할 수 있다.
삭제
본 발명의 일 실시 예를 따르면, 경사면을 갖는 중공부를 주물 제작 시 형성되도록 하여 정삭 가공량을 최소화하여 표면층 이하의 결함 노출을 최소화함으로써 중공부 표면에서의 결함 발생을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예를 따르면, 중공부의 경사면을 형성하기 위하여 별도의 표면 가공량을 최소화하여 내부 결함 노출을 예방하고 가공으로 버려지는 절삭칩 량을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 선박의 러더의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예를 따른 선박의 러더의 어퍼 케스팅 및 러더 스톡의 결합 관계를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 따른 선박의 러더의 어퍼 케스팅의 상면에서 바라본 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예를 따른 선박용 러더의 어퍼 케스팅의 저면에서 바라본 상태를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예를 따른 선박용 러더의 어퍼 케스팅 주형 구조를 도시한 평면도이다.
도 6은 도 5의 선 Ⅵ-Ⅵ을 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예를 따른 선박용 러더의 어퍼 케스팅 및 압탕 응고 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 8a, 8b는 본 발명의 일 실시 예를 따른 선박용 러더의 어퍼 케스팅의 주형 주조 방안 설계에 적용된 중공 원통체의 적용 예를 도시한 도면들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예를 따른 선박용 러더의 어퍼 케스팅에 적용된 원통체의 외부직경(D) 및 높이(H)에 대한 비와 수정 계수(α)와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10는 본 발명의 일 실시 예를 따른 선박용 러더의 어퍼 케스팅 및 압탕의 응고 계수 산출 결과치를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
이하에서 '주물'은 그 내부에 경사진 중공부를 갖는 모든 중공의 원통체를 의미한다. 중공의 원통체는 그 외면이 대략 원통형 실린더 형태를 취하는 것으로서, 완전한 원통형이 아닐지라도 일정 두께부를 가지며 실질적으로 원통형 실린더로 간략화할 수 있는 모든 대상물을 의미한다.
이하에서 선박의 러더 스톡과 강제 압입 방식에 의해 결합되도록 그 내면에 경사진 중공부를 '어퍼 케스팅'을 예로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 선박의 러더의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 선박용 러더(1)는 선체(3) 후미에 마련된 프로펠러(5)의 후방에 설치될 수 있다. 이러한 러더(1)는 선박의 종류나 사용 목적에 따라서 선체(3) 하부의 다른 위치에도 설치될 수 있으므로 설치 위치가 이에 한정되지 않는다.
러더(1)는 선체(3)의 후미에 고정되는 러더 혼(7)과, 러더 혼(7)에 회전 가능하게 결합되는 러더 블레이드(9)를 포함한다.
러더 블레이드(9)는 선체(3) 내부로부터 하방으로 연장되는 수직축인 러더 스톡(11)에 결합되어 러더 스톡(11)을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전한다.
러더 스톡(11)의 상단부는 선체 내에서 회전가능하게 설치되고, 타단은 러더 혼(7)의 스톡 관통부(7a,7b)를 관통하여 러더 블레이드(9)에 결합된다. 스톡 관통부(7a,7b)의 하부에는 어퍼, 로우 케스팅(13,15)이 구비될 수 있다.
러더 스톡(11)은 선체에 회전력을 전달하는 축으로서, 어퍼, 로우 케스팅(14,15)과 결합하여 러더 블레이드(9)를 회전시킨다. 러더 스톡(11)의 재질은 스틸 포깅(steel forging)이 사용될 수 있다.
러더 스톡(11)의 상단부측에는 상부 너트(17a)가 고정되고, 어퍼 케스팅(13)의 중공부(13a)를 관통한 러더 스톡(11)의 하단부측에는 하부 너트(17b)가 고정될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예를 따른 선박의 러더의 어퍼 케스팅 및 러더 스톡의 결합 관계를 도시한 도면이다.
도 2을 참조하면, 러더 스톡(11)은 유압을 사용하여 예컨대, 어퍼 케스팅(13)의 중공부(13a)에 강제 압입되어 어퍼 케스팅(13)과 결합된다.
이를 위하여 러더 스톡(11)의 외면에는 일정 각도를 가진 스톡 경사면(11b)이 형성되고, 어퍼 케스팅(13)의 중공부(13a)는 스톡 경사면(11b)과 대응되게 경사지게 형성된다.
러더 스톡(11)은 이와 같이 어퍼 케스팅(13)의 중공부(13a)에 강제 끼우는 방식을 이용하여 일체화된다. 따라서, 러더 스톡(11)의 외면과 접촉하는 어퍼 케스팅(13)의 중공부(13a)의 표면은 무결함 상태가 요구된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 따른 선박의 러더의 어퍼 케스팅의 상면에서 바라본 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예를 따른 선박용 러더의 어퍼 케스팅의 저면에서 바라본 상태를 도시한 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 어퍼 케스팅(13)은 그 상면(13c)이 평탄하게 형성되고, 저면(13d)은 오목홈이 마련된 대략 중공형의 원통체 형상을 가질 수 있다.
어퍼 케스팅(13)은 중공부(13a) 및 원통체 외면으로부터 일정 길이의 두께부(W)를 갖는 원관 형태를 취할 수 있다.
원통체의 일측에는 연장부(13e)가 돌출되게 형성되어 러더 블레이드(9)의 형상에 대응되도록 할 수 있다.
어퍼 케스팅(13)의 저면에 형성된 오목홈은 하부 너트(17b, 도 1 참조)가 수용될 수 있는 공간부를 제공한다.
이와 같은 어퍼 케스팅(13)은 주물 제작에 의해 제작된다. 이때, 어퍼 케스팅(13)의 중공부(13a)의 표면은 주물 제작시 경사지게 형성된다. 그 결과, 중공부(13a)의 표면이 경사각을 가지도록 별도의 정삭 가공을 수행하는 것이 삭제되어 중공부(13a)의 표면에서 결함이 노출되는 것을 최소화할 수 있다.
어퍼 케스팅(13)의 재질은 케스트 스틸(cast steel)을 사용할 수 있다.
다음은 본 발명의 일 실시 예를 따른 선박용 러더의 어퍼 케스팅 주조 방안에 대하여 좀더 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예를 따른 선박용 러더의 어퍼 케스팅 주형 구조를 도시한 평면도이고, 도 6은 도 5의 선 Ⅵ-Ⅵ을 따른 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예를 선박용 러더의 어퍼 케스팅을 제작하기 위한 주형(30)이 제공된다.
주형(30)은 그 저면(31)에서 상방향으로 용강(molten metal) 주입되도록 주형(30)의 저면에 주입구가 마련되고, 용강의 주입 방향(I)을 따라 코어(40)가 마련된다.
코어(40)는 어퍼 케스팅(13)의 중공부(13a)을 형성하기 위한 것으로서, 주형(30)의 저면(31) 및 상면(33) 사이의 구간에서 주형(30)의 상부를 향할수록 확장된 직경을 가지도록 배치된다.
본 발명의 일 실시 예를 따른 주형(30)에 의하면, 코어(40)가 용강의 주입 방향(I)과 나란하게 배치됨에 따라 주입되는 용강이 코어(40)에 간섭되지 않고 원활하게 공급 가능하여 주물 특성을 향상시킬 수 있다.
만일 코어(40)가 용강의 주입 방향(I)과 수직되게 가로로 배치된다면, 용강은 코어에 간섭되어 원활하게 주입되지 못하고 주물 특성이 저하될 수 있다.
주형(30)의 저면(31)은 어퍼 케스팅(13)의 저면(13d)에 대응하고, 주형(30)의 상면(33)은 어퍼 케스팅(13)의 상면(13c)에 대응한다.
주형(30)의 저면(31)은 하부 너트(17b, 도 1참조)가 배치되는 공간을 형성하도록 오목홈을 가지도록 제공되고, 주형(30)의 상면(33)은 어퍼 케스팅(13)의 상면(13c)과 대응하도록 평탄면을 가지도록 제공된다.
주형(30)의 상면(33)에는 어퍼 케스팅(13)의 두께부(W)와 대응되는 위치로 압탕( 35, riser)이 제공된다.
압탕(35)은 주물이 응고하는 마지막까지 용강을 공급하기 위한 것으로서, 어퍼 케스팅(13)의 상면(13c)이 평탄면을 갖는 것을 고려하여 주형(30)의 상면에 배치된다. 압탕(35)을 주형(30)의 저면(31)에 제공할 수도 있으나, 이 경우 어퍼 케스팅(13)의 저면(13d)에 너트(17b)가 위치할 오목홈을 가짐에 따라 주물 응고 후 압탕(35)을 제거하는 작업 등이 번거로울 수 있다.
주형(30)의 주변, 즉 어퍼 케스팅(13)의 몸체부 둘레부측과 대응하는 부분에는 일정 간격을 두고 다수의 측부 냉금쇠(51 ,chills)가 구비될 수 있다. 측부 냉금쇠(51)는 주형(30)의 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 2열로 배치될 수 있다.
또한, 주형(30)의 저면(31), 즉 어퍼 케스팅(13)의 저면(13d)과 대응하는 측에는 저부 냉금쇠(53)가 구비될 수 있다. 저부 냉금쇠(53)는 중공부(13a)의 둘레를 따라 일정 간격을 두고 원형으로 배치될 수 있다.
각 냉금쇠(51,53)의 용적 및 수량은 주물, 즉 어퍼 케스팅(13)의 크기를 고려하여 적용될 수 있으며, 압탕(35)을 설계시에도 어퍼 케스팅(13)의 용적, 냉금쇠의 용적 및 수량 등의 관계를 고려하여 그 위치 및 크기가 다양하게 변경 적용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시 예를 따른 선박용 러더의 어퍼 케스팅의 압탕 응고 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
중공의 어퍼 케스팅(13)은 냉각 속도의 차이로 인해 어퍼 케스팅(13)의 외면으로부터의 냉각속도가 어퍼 케스팅(13)의 중공부(13a)의 표면으로부터의 냉각 속도 보다 크다. 그 결과, 편석대(S)는 도 7에서와 같이 중공부(13a)의 표면으로부터 일정 거리 만큼 내부로 이동한 위치에 형성됨을 알 수 있었다.
편석대(S)는 주물(어퍼 케스팅(13))이 응고될 때 처음 응고되는 표면 부분과 최종적으로 응고되어지는 부분(중심)의 조성이 달라 편석 현상이 일어나는 부분을 의미한다. 이와 같이 중공부(13a)를 갖는 원통체(어퍼 케스팅(13))의 조성의 불균일성을 갖는 편석대(S)가 중공부(13a)의 표면으로부터 일정 길이만큼 안쪽으로 위치함에 따라 중공부(13a) 표면에서는 결함 발생률이 편석대(S)부분에 비하여 상대적으로 낮다.
만일 중골홀(13a)을 경사지게 형성하기 위하여 정삭 가공을 수행할 경우 편석대(S)가 중공부(13a) 표면으로 노출되어 결함 발생률이 높게 된다.
본 발명은 이러한 점에 착안하여 중공부(13a)의 경사면을 종래와 같이 정삭 가공에 의하지 않고 주물 제작시 형성되도록 하여 중공부(13a) 표면에서의 결함 발생률을 최소화하도록 한다.
본 발명의 일 실시 예를 따른 어퍼 케스팅의 주조 방안 설계를 위하여 먼저, 산술식을 통해 예측하는 과정을 수행할 수 있다.
도 8a, 8b는 본 발명의 일실시 예를 따른 선박용 러더의 어퍼 케스팅의 주형 주조 방안 설계에 적용된 중공 원통체의 적용 예를 도시한 도면들이다.
본 발명의 일 실시 예를 따른 주물인 어퍼 케스팅은 복수개의 원통형의 단위체로 분할하여 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 외부 직경(D), 내부 직경(d), 두께(W)및 높이(H)를 갖는 중공의 원통체로 간략화하여 생각할 수 있다.
어퍼 케스팅(13)은 일 예로 외부직경 D=1636, 내부직경 d=716, 두께 W=460, 길이 H=1300(H/2=650)를 가질 수 있다. 이러한 수치 및 이하에 언급될 수치의 단위는 mm일 수 있다. 또한 이러한 수치는 설명의 용이성을 위해 적용된 일 예로서, 본 발명의 일 실시 예를 따른 어퍼 케스팅(13)의 크기를 한정하는 것은 아니다.
상술한 바와 같이 복수개의 원통형의 단위체로 분할하여 고려되는 중공의 원통체의 응고계수(MC)는 다음과 같은 계산 기준에 의해 산출될 수 있다.
(1) 냉각율(A)을 산출한다.
A={D-4[W-0.5W(d/D)]}/d
(2) 도 9에 나타난 그래프(원통체의 외부직경(D) 및 길이(H)에 대한 비(가로축)와 수정 계수(α: 세로축)와의 관계를 나타내는 그래프)에 따라 수정계수 α를 구한다.
(3) 다음 식에 따라 내면 냉각 계수(B)를 구한다.
B= A +α(1-A)
(4) 다음 식에 따라 응고계수(MC)를 계산한다.
MC=체적/(내표면적 × B + 외표면적)
단, 길이(H)가 긴 경우에는 다음과 같이 계산한다.
MC=W/(1+B)
도 10은 본 발명의 일 실시 예를 따른 주형의 설계 치의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 일 예로 어퍼 케스팅(13)의 저면 두께(W)는 460, 어퍼 케스팅(13)의 상면 두께(W)는 418, 어퍼 케스팅의 길이(H)는 1300, 어퍼 케스팅(13)의 외부 직경(D)는 1636, 어퍼 케스팅(13) 하부의 내부 직경(d)는 716을 가질 수 있다. 어퍼 케스팅(13)의 상면에는 압탕(35)이 구비될 수 있으며, 압탕(35)의 두께는 540이 어퍼 케스팅(13) 및 압탕(35)의 전체 길이는 2130이 될 수 있다.
이와 같은 주형에서 어퍼 케스팅의 전체 길이(=1300)의 절반에 해당하는 길이(=650)을 갖는 중공의 원통체의 내면 냉각 계수 B는 대략 0.745, 어퍼 케스팅(13)의 전체 길이(=1300)를 갖는 중공의 원통체의 내면 냉각 계수 B는 0.48이 될 수 있다.
일 예로 어퍼케스팅(13)의 전체 길이의 절반의 길이(=650)에 해당하는 중공의 원통체 (단위체)의 내면 냉각 계수 B가 0.745로 산출된 과정은 다음과 같다.
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먼저, A={D-4[W-0.5W(d/D)]}/d에 의해 냉각률 A를 산출한다.
여기서, 어퍼 케스팅(13)의 저면에서의 내부 직경(d) 및 두께(W)을 적용한다.
위의 식에 수치를 대입하면,
A={1636-4[460-0.5×460(716/1636)]}/716=0.27
도 9에 나타난 그래프를 따라 수정 계수 α는 0.65임을 알 수 있다.
즉, H/D=650/1636=0.397이므로 그래프에서 0.397에 대응하는 수정 계수 α는 대략 0.65이다.
다음 B= A +α(1-A)에 따라 내면 냉각 계수 B를 구하면 B= 0.27 +0.65(1-0.27)=0.745이다.
상술한 바와 같은 방식에 의하여, 예컨대, 원통체의 길이(H)가 920인 경우 내면 냉각 계수 B는 0.44, 원통체의 길이(H)가 1300인 경우 내면 냉각 계수 B는 0.48, 원통체의 길이가 1680인 경우 내면 냉각 계수 B는 0.62로 계산될 수 있다 (도 10 참조).
상술한 바와 같은 방법에 의해 내면 냉각 계수 B를 산출한 후 MC=체적/(내표면적 × B + 외표면적)을 따라 응고계수(MC)를 구하면, 어퍼 케스팅(13)의 저면(13d)으로부터 길이 H가 920인 부분(C)의 응고계수 (MC)는 대략 21.3이 되고 어퍼 케스팅(13) 및 압탕(35)까지의 일부 구간에 해당하는 부분(D)의 응고계수 (MC)는 대략 29.0이 될 수 있다.
응고 계수는 책자(저자: 기술연구회, 발행처: 기전연구사, 발행연도 1980, 책명: 강주물의 지향성 응고)의 11페이지에 개시된 식(5), “응고계수=단면적/단면적 주위길이”을 활용할 수 있다. 상기 식(5)을 활용하여 응고 계수 “MC=단면적/내부길이 × B + 외부길이”로 계산할 수 있다.
상술한 식에 따라 어퍼 케스팅(13)의 저면(13d)으로부터 길이 H가 920인 부분(C)의 응고계수 MC가 21.3으로 산출되는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
응고계수(MC)=(43.1+46)/2 ×92/(92×0.59+46+92)=21.3
여기서, 내면 냉각 계수 B는 “0.59=0.44+0.745/2”로 계산된 값이다. 즉, “원통체의 길이가 650인 경우의 내면 냉각 계수(B)+ 원통체의 길이가 920인 경우의 내면 냉각 계수(B)/2”로부터 계산된 값이다.
단면적은 사다리꼴의 면적=(윗변+밑변/2)×길이=(43.1+46)/2×92로부터 계산된다.
한편, 단면적 주위 길이를 계산함에 있어, 경계면에 해당하는 길이 43.1은 실제의 방열면으로 되지 않으므로 계산에 넣지 않는다.
응고 계수(MC)가 클수록 응고 시간이 오래 걸림을 의미하고 주물이 응고됨에 있어서 통상 압탕(35)이 주물(어퍼 케스팅(13))부분보다 늦게 응고되는 것이 바람직한 것으로 알려져 있다.
위와 같이 산술식에 의해 주물(어퍼 케스팅) 및 압탕의 응고 계수를 미리 산출해 봄으로써 주물 및 압탕이 건전한 주물 특성을 가질 수 있음을 주형에 앞서 확인할 수 있다.
위의 산술식은 응고 계수를 산술하기 위한 일 예로서, 응고 계수는 위의 식 이외에도 강주물에 적용되는 널리 알려진 다양한 수식에 의해 산출될 수 있다.
원통형 강주물의 편석대 위치는 상기 책자의 191 페이지 ~192 페이지에 개시된 바와 같이 Stein식에 의해 계산할 수 있다.
상기 책자의 191 페이지~192 페이지에 개시된 내용을 통해서도 중공의 원통체에 있어서 편석대의 위치가 중공부를 갖는 원통체의 내면으로부터 일정 거리 떨어져 주물의 내부에 위치함을 확인할 수 있다.
즉, 결함 발생 가능성이 높은 편석대는 주물의 내부로 이동되어 중공부를 갖는 원통체의 내면은 응고 수축에 의한 결함 발생이 현저히 감소되는 것을 예측할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예는 이와 같은 사실에 근거하여 어퍼 케스팅(13)의 중공부(13a)을 경사지게 형성함에 있어서, 주물 제작시 중공부(13a)이 경사지도록 형성하여 정삭 가공 등에 의해 중공부(13a)를 갖는 어퍼 케스팅(13)의 내면에서의 결함 발생을 최소화하도록 착안 된 것이다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술하는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
1: 러더 9: 러더 블레이드
11: 러더 스톡 11b: 스톡 경사면
13: 어퍼 케스팅 13a: 중공부
13c: 어퍼 케스팅 상면 13d: 어퍼 케스팅 저면
30 : 주형 31: 주형 저면
33: 주형 상면 35: 압탕
40 : 코어 I: 용강 주입 방향

Claims (14)

  1. 러더 블레이드를 회전시키는 러더 스톡이 삽입되는 중공부를 갖는 선박용 어퍼 케스팅 제작 방법에 있어서,
    상기 어퍼 케스팅의 형상을 갖는 주형 내에 외면이 경사진 코어를 용강의 주입 방향과 나란하게 배치하여 내면이 경사진 원통형 중공부를 주물 제작시 형성하는 선박용 어퍼 케스팅 제작 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 용강을 상기 주형의 저면에서 상방향으로 주입하고, 상기 코어는 상기 주형의 상기 저면에 대하여 수직으로 배치하는 선박용 어퍼 케스팅 제작 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 어퍼 케스팅의 상면은 평탄하게 형성되고, 상기 어퍼 케스팅의 저면은 오목홈을 가지는 선박용 어퍼 케스팅 제작 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 코어는 상기 어퍼 케스팅의 상기 저면에 대응하는 상기 주형의 저면 및 상기 어퍼 케스팅의 상기 상면에 대응하는 상기 주형의 상면의 사이에서 상기 주형의 상부로 갈수록 그 직경이 증가하는 형태로 경사지게 배치하는 선박용 어퍼 케스팅 제작 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 어퍼 케스팅의 상기 상면측에 압탕을 제공하는 선박용 어퍼 케스팅 제작 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 어퍼 케스팅의 측부측에 일정 간격을 두고 복수의 측부 냉금쇠를 배치하고,
    상기 어퍼 케스팅의 상기 저면측에 일정 간격을 두고 저부 냉금쇠를 배치하는 선박용 어퍼 케스팅 제작 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 측부 냉금쇠를 상기 어퍼 케스팅의 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 2열로 배치하는 선박용 어퍼 케스팅 제작 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 저부 냉금쇠를 상기 중공부의 둘레를 따라 원형으로 배치하는 선박용 어퍼 케스팅 제작 방법.
  9. 삭제
  10. 소정의 주물 형상을 갖는 주형 내에 외면이 경사진 코어를 용강의 주입 방향과 나란하게 배치하여 내면이 경사진 원통형 중공부를 갖는 주물 제작 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 용강은 상기 주형의 저면에서 상방향으로 주입되고, 상기 코어는 상기 주형의 상기 저면에 대하여 수직 방향으로 배치하는 주물 제작 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 주물의 상기 상면측에 압탕을 구성하는 주물 제작방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 주물의 둘레부에 일정 간격을 두고 적어도 1열로 측부 냉금쇠를 배치하고,
    상기 압탕과 마주하는 상기 주물의 타측 단부에 일정 간격을 두고 저부 냉금쇠를 배치하는 주물 제작 방법.
  14. 삭제
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