KR20000064668A - 새로운방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 a) 내면이, 용해된 원소 마그네슘의 농도를 낮추는 물질로 부분 코팅되고, 상대적으로 불활성인 코팅으로 부분 코팅되는 하나 또는 두 개의 샘플 용기; 그리고 b) 적어도 하나는 용기/용기들의 중앙에 배치되고, 적어도 하나는 용해된 원소 마그네슘의 레벨에 영향을 주는 코팅에 가까이 위치하고, 적어도 하나는 상대적으로 불활성인 코팅에 가까이 위치하는, 적어도 세 개의 감온수단이 사용되는 열분석 단계를 사용하여 압축성형된 흑연주철을 제조하기 위한 방법에 관련된다.

Description

새로운 방법
상기 방법들에서, 용융 금속의 샘플은 샘플 용기를 용선에 담근 후 상기 샘플이 응고하도록 함으로써 얻는다. 열분석은, 보통 두 개의 열전대인, 감온 수단을 사용하여 수행한다. 상기수단 중 하나는 용기의 중앙에 위치하고 다른 하나는 용기 벽의 근처에 위치한다.
WO92/06809에 따르는 방법에서는, 내면이 반응성 벽으로 코팅된 샘플 용기가 사용된다. 규소의 산화물, 망간의 산화물, 철의 산화물 및/또는 나트륨의 산화물을 포함하는 반응성 코팅은 샘플로 추출된 철에 있는 활성 마그네슘과 반응하여 샘플 용기의 벽 영역에서의 활성 마그네슘의 레벨을 낮춘다.
WO92/06809에 따르는 코팅된 샘플 용기를 사용함으로써, WO86/01755에 의해 나타내어지는 것과 같이 현 기술 수준과 비교된 응고 구조를 더 정확히 예측하는 것이 가능하다. 특히, 벽에 가까운 영역에서의 마그네슘 소비는 주조 과정 중에서 마그네슘의 자연적인 소멸을 시뮬레이팅하여 마그네슘 손실을 예측하여 경고한다. 이런 특징이 압축성형된 흑연철을 안정적으로 제조하는데 필수 불가결한 것인 반면, 정확도를 더 높일 수 있게 되는 것은 매우 중요하다.
주조 산업에서는 어떤 구성에서 특정한 용융주철이 응고하는지를 결정할 수 있는 것이 종종 바람직하다. 그러한 결정을 하는 한 가지 방법은 용탕의 열분석을 수행하는 것이다. 용융된 합금의 소량 샘플을 취하여 응고될 수 있게 한다. 이 과 정 중에, 온도는 시간의 함수로 측정된다. 그리고나서, 얻어진 냉각 곡선과 기준 곡선에 대한 그 시간 도함수를 비교함으로써 구성이 결정된다. 그러한 열분석 방법은 예를 들면 WO86/01755, WO91/13176 그리고 WO92/06809에 개시된다.
본 발명은 도면들을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 WO86/01755에 따르는 방법을 사용하여 얻을 수 있는 전형적인 냉각 곡선을 나타낸다.;
도 2는 결절도 백분율을 마그네슘 백분율의 함수로서 도시하는 도표를 예시한다. 이 도표에서 0% 결절성체는 완전 압축성형흑연주철(CGI)에 해당하고, 반면에 100%는 완전 구상흑연철(SGI)에 해당한다.; 마지막으로, 0% 미만의 결절성체는 회색주철과 관련된다. 실제로 0% 결절성체는 100% 압축성형흑연주철에 해당하고 이 축의 바닥은 100% 편상 회색주철에 해당한다.;
도 3은 본 발명에 의해 얻어진 냉각곡선을 나타낸다.; 그리고
도 4는 본 발명에 따르는 방법에 사용될 수 있는 세 개의 열전대를 장착한 샘플 용기의 예를 나타낸다.
발명의 개요
두 개 대신에 적어도 세 개의 감온 수단을 사용함으로써, 그리고 용해된 원소 마그네슘의 농도를 낮추는 물질의 층으로 내벽의 일부가 코팅되고 내벽의 나머지 부분이 불활성 또는 비반응성 물질(예를들면, 알루미나 및 지르코니아의 산화물)로 코팅되거나, 또는 샘플 용기 자체가 비반응성(석영 또는 강철)인 샘플 용기를 사용함으로써, 용융 주철의 응고 구조 예측의 정확성을 더 높이는 것이 가능하다는 것이 이제 드러났다. 대안으로서, 하나는 반응성 층으로 코팅되고 다른 하나는 근본적으로 불활성 또는 비반응성이거나, 또는 불활성 또는 비반응성 물질로 코팅된 두 개의 서로 다른 샘플 용기들은, 본 발명에서도 역시 사용될 수 있다. 적절한 감온 수단은 열전대 또는 고온측정 수단이다.
분석될 용융 주철의 샘플을 취하여 상기 샘플 용기에 주입하는데, 샘플 용기는 반응성 및 비반응성 코팅으로 부분적으로 코팅된다. 적어도 하나의 감온 수단은 샘플 용기의 중앙에 위치하고, 적어도 하나의 수단은 반응성 코팅이 도포된 내면과 가깝고 적어도 하나의 수단은 비반응성 코팅이 도포된 내면에 가깝다. 그리고나서, 상기 각 감온 수단은 응고 공정 중에 용융온도를 시간의 함수로 기록하는데 사용된다. 그리고나서, 얻어진 곡선을 응고된 용융주철 샘플의 구성을 결정하기 위해 평가한다.
상기한 바와 같이, WO86/01755에 따라 용융주철이 응고되는 구성을 예측하기 위한 과정은 두 개의 열전대를 사용하는데, 하나는 샘플 용기의 중앙에 배치되고 다른 하나는 용기벽의 근처에 배치된다. 이 두 개의 열전대는 도 1에 예시된 명백히 서로 다른 두 개의 냉각곡선을 제공한다.
이 곡선들에 대한 요점의 설명은 WO86/01755에 적절히 되어 있다. 냉각곡선을 해석하는 중에 이루어져야할 두 번째 고찰은 WO92/06809에 기술되어 있다. 이 경우에, 샘플 벽 상의 반응성 코팅은 용탕으로부터 마그네슘을 소비하고 벽에 가까운 영역이 회색주철로서 응고된다. 회색주철 흑연 박편의 석출 및 성장에 의해 발산되는 잠열은 정규 벽냉각곡선에서의 "편향"을 발생시킨다. 회색주철/압축성형흑연철(CGI) 전이와 "편향된" 벽곡선은 각각 도 2 및 도 3에 예시된다.
상기 도 2는 구상흑연철(SGI) 및 회색주철의 양을 마그네슘 레벨(구조변형제)의 함수로서 각각 도시한다. 용탕 조성이 C점에 있으면, WO92/06809에 기술된 것과 같이 0.003% Mg의 동일 벽감소는, 벽에 가까운 용탕이 여전히 CGI 평탄역에 있는 조성 B에 도달하여 벽곡선에서 편향이 나타나지 않도록(도 1과 같이)한다. 그러나, 만약 최초 용탕조성이 C점에 있다면, 0.003% Mg의 동일 벽감소는 벽에 가까운 영역에서 박편철의 형성(D점)이 발생하도록 한다.
WO86/01755 및 WO92/06809에 언급된 모든 측정점들이 중요한 정보점들이라는 것이 밝혀졌다. WO86/01755에 언급된 데이터 점들 중 하나는 공정재열 이전의 벽곡선 상의 최저온도, 즉 TV이다. 그러나, 박편 흑연 형성에 기인한 벽반응의 존재하에, 벽곡선 상의 최저온도는 박편 형성 중에 발산한 잠열에 의해 변경되거나 또는 "마스킹"된다.
도 4b는 벽반응이 있고 벽반응이 없는 용융압축성형흑연철(CGI)의 동일한 샘플로부터 제어된 조건 하에 동시에 측정된 세 개의 냉각곡선의 예를 예시한다. WO92/06809에 기술된 것과 같이 벽반응을 확실히 하기 위해서, 다른 샘플 컵을 반응성이 더 적은 코팅으로 코팅하는 동안 하나의 샘플 컵을 3% 황용액으로 코팅하였다. 세 개의 냉각곡선은, 다음과 같이, 도 4b 상에 라벨을 붙이는 것에 따라서 더 상세히 기술된다.:
Ta 3% 3% 황 벽코팅을 함유하는 샘플 컵으로부터의 중앙 열전대
Tb 3% 3% 황 벽코팅을 함유하는 샘플 컵으로부터의 벽 열전대
Tb 1% 1% 황 벽코팅을 함유하는 샘플 컵으로부터의 벽 열전대
도 3은 정규 중앙 열전대 냉각곡선 및 두 개의 서로 다른 벽 냉각곡선을 명확히 도시한다. 3% 황 코팅에 인접한 벽 열전대는 A점(대략 60 초, 1143℃)에서 시작하여 B점(대략 100초,1144℃)까지 계속되는 전형적으로 명백한 벽반응을 갖는다. 곡선에서의 이러한 "이동"의 궁극적인 결과는, 벽 곡선 상의 최저온도가 벽반응의 존재하에 대략 2.5℃ 이상이라는 것이다. 측정된 과냉각에서 2.5℃의 차이는, WO86/01755에 따라 과도한 결절도(－ 0.5 kg/tonne) 또는 카바이드 형성(＋0.5 kg/tonne)을 피하기 위해 메트릭톤(tonne)당 ＋/－ 0.5 kg의 접종제가 필요한 것에 해당될 수 있다.
상기 방식의 감열 수단 세 개를 사용하면 의외의 이점이 있다. 첫째로, 본 발명은 명백히 서로 다른 두 가지 형태의 정보를 수집할 수 있도록 한다. WO 86/01755는 용선의 마그네슘 및 접종제 함량을 동시에 제어하여 CGI 명세사항 창 내에 있도록하는 것이 중요하다고 기술한다. 본 발명은 두 값(접종제 효율 및 회색주철에 근접한 정도) 모두를 정확히 측정할 뿐만 아니라 접종 효율 측정 능력을 손상시키지 않으면서 코팅(WO 92/06809에서와 같이 환원가능한 산화물 보다는 황을 함유한)이 극히 반응성이 커지도록 할 수 있다. 이것은, 예를들면, 장기 주입(소형 주물) 또는 긴 응고시간(대형 주물)을 갖는 주물 성분이, 사용될 고반응성 코팅이 Mg-소멸을 시뮬레이팅할 수 있도록 하는 경우인데, 핵형성 포텐셜 측정에 대한 역효과로 인해 WO 92/06809에 따르는 방법에서는 이전에 가능하지 않았다.
도 4는 본 발명에 따르는 방법에서 사용될 수 있는 샘플 용기를 나타낸다. 도가니(8)의 내벽은
Ⅰ 0 - 5%의 황, 0 - 10%의 실리콘, 망간 또는 철의 산화물, 또는 0 - 0.5%의 칼륨 및 나트륨 산화물을 함유하는 반응성 코팅(10); 그리고
Ⅱ 알루미늄 또는 지르코늄 산화물 등의 상대적으로 불활성인 코팅(9)으로 부분적으로 코팅된다.
하나의 열전대(1)가 도가니(8)의 중앙에 위치하고, 하나의 열전대(2)는 반응성 코팅(2)에 가까이 위치하고 마지막 하나의 열전대(3)는 상대적으로 불활성인 코팅(9)에 가까이 위치하는 방식으로 배열된 세 개의 열전대(1,2,3)는 세라믹 플러그(5)에 고정되고 판지튜브(6)의 내부에 포함된다.

Claims (8)

  1. 압축성형된 형태의 흑연 결정을 함유하는 종류의 주철 주물을 제조하는 것에 관련되고 주철 용탕의 조성을 제어 및 보정하는 것을 수반하는 방법으로서, 주철 용탕을 제조하여 직접 응고될 때에 충분히 압축성형된 흑연철을 제공할 수 있을 만큼의 양의 구조 변형제 및 핵형성제를 경험에 따라 용탕에 첨가하는 단계를 포함하는 방법에 있어서,
    a) 용해된 원소 마그네슘의 농도를 적어도 0.003% 또는 벽의 부분 코팅된 부분의 근처에 있는 용탕에서의 다른 변형제의 해당 백분율만큼 낮추는 물질로 내벽이 부분 코팅된, 그리고 용탕에서의 용해된 원소 마그네슘의 레벨에 영향을 주지않는 상대적으로 불활성인 코팅으로 부분 코팅된 샘플 용기 내에서; 또는
    b) 하나의 용기는 내벽이, 용해된 원소 마그네슘의 농도를 적어도 0.003% 또는 벽의 부분 코팅된 부분의 근처에 있는 용탕에서의 다른 변형제의 해당 백분율만큼 낮추는 물질로 부분 코팅되고, 다른 용기는 용탕에서의 용해된 원소 마그네슘의 레벨에 영향을 주지 않는 상대적으로 불활성인 코팅으로 부분 코팅된, 두 개의 샘플 용기 내에서 용탕의 샘플을 뽑아내고;
    적어도 세 개의 감온 수단을 사용하는데, 그 중의 적어도 하나는 용기/용기들의 중앙에 배치되고, 그 중의 적어도 하나는 용해된 원소 마그네슘의 레벨에 영향을 주는 코팅 가까이에 놓이고, 그 중의 적어도 하나는 불활성 코팅에 가까이 위치하며, 상기 감열 수단이 용탕과 열적 평형에 도달하도록 하고, 감온 수단에 의해 표시되는 온도를 기록하고, 기록된 곡선으로부터 공지의 방식으로 용탕의 특성 자체를 평가하고, 접종제 및/또는 핵형성 포텐셜 그리고 마그네슘 함량 또는 상기 다른 변형제의 함량을 보정하여 주조 공정에서 필요한 모든 주입 및 응고 시간 중에 압축성형흑연결정이 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 용해된 원소 마그네슘의 농도를 적어도 0.003% 또는 벽의 부분 코팅된 부분의 근처에 있는 용탕에서의 다른 변형제의 해당 백분율만큼 낮추는 물질로 부분 코팅된, 그리고 용탕에서의 용해된 원소 마그네슘의 레벨에 영향을 주지 않는 불활성 코팅으로 부분 코팅된 샘플 용기가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 하나의 용기의 내벽은 용해된 원소 마그네슘의 농도를 적어도 0.003% 또는 벽의 부분 코팅된 부분의 근처에 있는 용탕에서의 다른 변형제의 해당 백분율만큼 낮추는 물질로 부분 코팅되고, 다른 용기는 용탕에서의 용해된 원소 마그네슘의 레벨에 영향을 주지 않는 불활성 코팅으로 부분 코팅되는, 두 개의 샘플 용기가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 샘플 용기들은 일제히 충전되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 용해된 원소 마그네슘의 레벨에 영향을 주는 코팅은 0 - 5%의 황, 0 - 10%의 실리콘, 망간 또는 철의 산화물 및/또는 0 - 0.5%의 칼륨 및 나트륨의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 용해된 원소 마그네슘의 레벨에 영향을 주는 코팅은 3 - 5%의 황을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 감열 수단은 열전대인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 감온 수단은 고온측정을 수행하기 위한 수단인 것을 특징으로 하는 방법.
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