KR20040056928A - Ingredient deflection decrease equipment for cast metal pin iron and the decrease method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 주물용 선철의 성분편차 감소장치 및 그 감소방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 주물용 선철의 쇳물 냉각과정에서 외부에서부터 응고가 진행되기 때문에 불순물에 해당하는 카본[C], 실리콘[Si], 망간[Mn], 황[S], 인[P] 등이 선철 내부에 고르게 분포되지 못하고 가장 나중에 응고되는 중심부 및 상부 표면으로 밀려나는 현상을 억제하고 선철 내부에 불순물, 특히 카본 및 실리콘을 고르게 분포시키도록 하는 주물용 선철의 성분편차 감소장치 및 그 감소방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device for reducing component deviation of foundry pig iron and a method for reducing the same. More specifically, since solidification proceeds from the outside during the cooling of the molten iron of foundry pig iron, carbon [C], silicon [ Si], manganese [Mn], sulfur [S], phosphorus [P] are not evenly distributed inside pig iron, and are suppressed from being pushed to the last solidified core and upper surface and impurities inside pig iron, especially carbon and silicon The present invention relates to a device for reducing component deviation of foundry pig iron and to a method for reducing the same.
주물용 선철의 제조는 고로에서 생산된 쇳물의 성분을 분석한 후 실리콘(Si) 성분 함량을 증가시키기 위해 가규제(Fe-Si)를 추가로 투입하여 몰드(Mould)에 부어서 일정한 모양의 냉각된 선철로 제조하는 것을 말한다. 상기 몰드에 부은 쇳물의 냉각과정에서는 외부에서부터 응고가 진행되기 때문에 불순물에 해당하는 카본(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 황(S), 인(P) 등은 선철 내부에 고르게 분포하지 못하고 가장 나중에 응고되는 중심부 및 상부 표면으로 밀려나게 된다.In the manufacture of pig iron for casting, after analyzing the components of the molten iron produced in the blast furnace, in order to increase the content of silicon (Si), additional addition of Fe-Si is poured into the mold and cooled to a certain shape. It means manufacturing with pig iron. Since the solidification proceeds from the outside during the cooling of the molten metal poured into the mold, carbon (C), silicon (Si), manganese (Mn), sulfur (S), phosphorus (P), etc., which correspond to impurities, are evenly distributed inside pig iron. It is not distributed and is pushed to the last solidified central and upper surfaces.
따라서, 상기 선철의 냉각 패턴을 조정하여 상기 불순물에 해당하는 성분이 중심부 및 표면으로 밀려나는 현상을 억제하고 선철 내부에 불순물, 특히 카본 및 실리콘을 고르게 분포시키도록 하는 기술이 시급히 요구되고 있다.Therefore, there is an urgent need for a technique for adjusting the cooling pattern of the pig iron to suppress the phenomenon that the components corresponding to the impurities are pushed to the center and the surface and to evenly distribute the impurities, particularly carbon and silicon, in the pig iron.
종래의 주물용 선철 제조공정에서 주물제품 제조를 위한 선철의 성분 규격은 카본 3.5%이상, 실리콘 1.4 ~ 1.8%의 범위이다. 고로에서 생산된 선철의 카본 함량은 4.3~4.5% 수준으로 완전히 포화된 상태로써 추가적인 성분조정이 필요 없지만, 실리콘의 경우 평균 0.4% 수준으로써 목표 범위인 1.4~1.8%를 맞추기 위해서는 고로에서 배출된 성분을 분석하여 차이만큼의 실리콘을 투입하여야 한다.In the conventional cast iron manufacturing process, the component specification of pig iron for casting product manufacturing is in the range of 3.5% or more carbon and 1.4-1.8% silicon. The carbon content of pig iron produced in the blast furnace is 4.3 ~ 4.5%, which is completely saturated, and no additional component adjustment is needed.However, in the case of silicon, it is 0.4% on average, and the component discharged from the blast furnace to meet the target range of 1.4 ~ 1.8%. The amount of silicon should be injected by analyzing the difference.
이때 상기 실리콘의 추가 효율을 높이기 위해 도 1에 나타낸 바와 같이 토페도카(Torpedo Car)(1)에 쇳물을 담을 때 가규제투입장치(2)를 이용한 가규제를 동시에 투입하여 쇳물의 와류 현상을 이용하여 가규제가 충분히 용해될 수 있도록 한다.At this time, in order to increase the additional efficiency of the silicon as shown in Figure 1 when the waste is contained in torpedo car (Torpedo Car) (1) by adding the temporary regulation using the temporary regulation system (2) at the same time to vortex So that the temporary regulation can be sufficiently dissolved.
상기 목표 가규제를 투입한 후 토페도카(1)를 주선기로 이송하여 몰드(4)가 연속으로 연결된 스트랜드(Strand)(3)에 쇳물을 부어서 일정한 모양의 선철로 만들어 야드(Yard)(5)에 보관 후 상온까지 냉각하여 운송한다.After inputting the target provisional regulation, the topedoca (1) is transferred to the main liner and the mold (4) is poured into strands (3) to which the mold 4 is continuously connected. After storage, cool down to room temperature and transport.
한편, 상기 토페도카(1)로부터 몰드(4)에 쇳물을 공급하기 위해서는 도 2에 나타낸 바와 같이 토페도카(1)를 기울여서 쇳물을 유도통(1a)에 부은 후 몰드(4)에 담기도록 한다. 상기 몰드(4)는 상부 개방된 그릇 형태로써 연속 작업을 하기 위해서 체인으로 연결되어서 컨베이어 형태로 회전시키는 것인 바, 이를 스트랜드라 한다.On the other hand, in order to supply the molten metal from the topedoca (1) to the mold 4 as shown in Figure 2 by inclining the torpedo car (1) poured into the induction tube (1a) and put in the mold (4) To do that. The mold 4 is connected to the chain to rotate in the form of a conveyor for continuous operation in the form of a top open bowl, which is called a strand.
상기 몰드(4)에 담겨진 쇳물은 스트랜드(3)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(F)에 떨어진 후 3차 살수(E)과정을 거친다.The molten water contained in the mold 4 proceeds according to the rotation of the strand 3 while maintaining the air-cooled state (A) at the mouth side, and the primary spraying water (B), which maintains a small amount of watering water, and a large amount of watering water. After the second watering (C), and after passing through the Pan Conveyor (D) to the air cooling yards (F) and then through the third watering (E).
이때, 상기 각 과정별 냉각온도를 살펴보면 1500℃의 쇳물단계 즉 토페도카(1)에서 스트랜드(3)의 공냉(1300℃)(A), 1차 살수(1200℃)(B2) 2차 살수(700℃)(C) 팬 콘베이어 공냉(650℃)(D) 야드 적치 후 살수(300~500℃)(F)의 단계를 거친다.At this time, looking at the cooling temperature of each process, the air cooling step (1300 ℃) (A), the first watering (1200 ℃) (B2) of the strand 3 in the waste water stage of 1500 ℃, that is, topedoca (1) (700 ° C.) (C) Fan Conveyor Air-cooled (650 ° C.) (D) Yard Wetting followed by sprinkling (300-500 ° C.) (F).
이와 같은 종래의 주물용 선철 제조방법 문제점은, 첫째, 스트랜드의 하단부에서는 되돌아오는 몰드의 표면에 부착된 수분을 완전히 제거하지 않은 상태에서 쇳물을 몰드에 부을 때 초래되는 수분의 급팽창에 의한 선철 제물의 형상이 나빠지는 것과 몰드의 온도가 낮아 몰드에 부어진 쇳물의 냉각이 몰드 표면에서부터 급속히 진행되는 문제점이 있다.The problem of the conventional method for manufacturing pig iron for casting is, firstly, the pig iron product due to the sudden expansion of moisture caused by pouring the molten metal into the mold without completely removing the water adhered to the surface of the mold at the lower end of the strand. Deterioration of the shape and low temperature of the mold has a problem that the cooling of the molten metal poured into the mold proceeds rapidly from the mold surface.
둘째, 상기의 냉각 상태가 1차 살수를 만나기 전까지 공냉상태로 유지되기 때문에 분당 116℃의 냉각속도로 서냉 되어서 상부 표면으로 카본 및 실리콘이 국부적으로 집중화되는 문제점이 있다.Second, since the cooling state is maintained in an air-cooled state until it meets the first sprinkling water, there is a problem in that carbon and silicon are locally concentrated on the upper surface due to slow cooling at a cooling rate of 116 ° C. per minute.
셋째, 1차 살수 직전까지 고온을 유지하고 있기 때문에 상부에서 분사되는 물에 의해 표면이 굴곡되어 카본 및 실리콘 층의 표면적이 증가하여 장기간 보관 과정에서 녹이 발생하는 문제점이 있다.Third, since the surface is bent by water sprayed from the top because the high temperature is maintained until just before the first watering, the surface area of the carbon and silicon layers is increased, so that rust occurs during long-term storage.
참고로 선철의 일반적인 보관장소는 옥외 야드이기 때문에 표면의 카본 및 실리콘은 쉽게 수분과 반응하여 녹으로 변화된 후 표면에서 이탈되는 특성을 가지고 있다. 특히, 실리콘으로 인하여 발생되는 녹은 건조된 황토와 유사한 형태를 띠기 때문에 제품 표면에서 쉽게 제거되어 중요한 실리콘의 손실로 연계된다.For reference, since the general storage place of pig iron is an outdoor yard, carbon and silicon on the surface easily react with moisture, change to rust, and then detach from the surface. In particular, the rust generated by the silicon is similar to dried ocher, so it is easily removed from the surface of the product, leading to significant loss of silicon.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 그 목적은 몰드와 쇳물이 접촉되는 경계면에서의 급속한 냉각을 방지하고, 상부 표면으로 카본과 실리콘이 집중화되는 현상을 억제하며, 장기간 보관하여도 표면에 녹 등이 발생하지 않도록 하여 선철 제조과정에서 조정한 실리콘 함량이 최종 사용단계까지 일정하게 유지되도록 한 주물용 선철의 성분편차 감소장치 및 그 감소방법을 제공함에 있다.The present invention has been invented to solve the above problems, the object of which is to prevent rapid cooling at the interface between the mold and the metal contact, to suppress the phenomenon of concentrated carbon and silicon to the upper surface, and to store for a long time The present invention provides a device for reducing component deviation of cast iron, and a method of reducing the same, so that the silicon content adjusted in the manufacturing process of the pig iron is kept constant until the final use stage by preventing rust and the like from occurring on the surface of the drawings.
도 1은 주물용 선철 제조공정을 나타낸 개략도,1 is a schematic view showing a pig iron manufacturing process for casting,
도 2는 종래의 주물용 선철 냉각과정을 나타낸 개략도,Figure 2 is a schematic diagram showing a conventional pig iron cooling process for casting,
도 3은 본 발명에 따른 주물용 선철 냉각장치를 나타낸 개략도,3 is a schematic view showing a pig iron cooling apparatus for casting according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 주물선철 냉각 플로우를 나타낸 그래프.Figure 4 is a graph showing a cast iron cooling flow according to the present invention.
※도면의 주요부분에 대한 부호 설명※※ Explanation of symbols on main parts of drawing ※
10 : 몰드가열수단 11 : 버너10: mold heating means 11: burner
20 : 불활성가스분사수단 30 : 공기분사수단20: inert gas injection means 30: air injection means
40 : 미스트분사수단 50 : 냉각수분사수단40: mist spray means 50: cooling water spray means
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 기술적 구성에서 주물용 선철의 성분편차 감소방법은, 선철 내부의 카본 및 실리콘을 균일하게 분포시키기 위해 쇳물이 공급될 스트랜드의 몰드 입측을 가열하는 단계; 상기 가열된 몰드에 쇳물이 공급되고 그 공급된 쇳물의 표면에 안정된 화합물 보호 층을 형성하도록 불활성가스를 분사하는 단계; 상기 화합물 보호 층을 안정화시키고 균일한 냉각을 유지하기 위해 외부공기 및 미스트 분사를 순차적으로 실시하는 단계; 상기 균일 냉각이 이루어진 제품 표면에 냉각수를 고압으로 분사하는 단계로 이루어진다. 그리고, 상기 몰드의 가열수단은 버너이고 그 가열온도는 400∼500℃이다.In the characteristic technical configuration of the present invention for achieving the above object, the method for reducing the component deviation of pig iron for casting, heating the mold inlet side of the strand to be supplied with iron to uniformly distribute the carbon and silicon in pig iron; Spraying inert gas to supply the molten metal to the heated mold and form a stable compound protective layer on the surface of the molten metal; Sequentially performing external air and mist injection to stabilize the compound protective layer and maintain uniform cooling; Spraying the cooling water at a high pressure on the surface of the product made of the uniform cooling. The heating means of the mold is a burner and its heating temperature is 400 to 500 占 폚.
또, 본 발명에 따른 주물용 선철의 성분편차 감소장치의 특징적인 기술적 구성은, 선철 내부의 카본 및 실리콘을 균일하게 분포시키기 위해 쇳물이 공급될 스트랜드(3)의 몰드(4) 입측에 그 몰드를 가열하도록 몰드가열수단(10)이 설치되고, 상기 몰드가열수단의 후방에는 상기 몰드에 공급된 쇳물 표면의 안정된 화합물 보호 층을 형성하도록 불활성가스를 분사하는 불활성가스분사수단(20)이 설치되며, 상기 불활성가스분사수단의 후방에는 화합물 보호 층을 안정화시키고 균일한 냉각을 유지하기 위하여 외부공기를 분사하는 공기분사수단(30)과 미스트가 분무되는 미스트분사수단(50)이 순차적으로 설치되며, 상기 미스트분사수단의 후방에는 제품의 최종냉각을 위한 냉각수분사수단(50)이 설치된 것이다.In addition, the characteristic technical configuration of the element deviation reduction device of the cast iron for casting according to the present invention, the mold on the entrance side of the mold (4) of the strand (3) to be supplied with iron in order to uniformly distribute the carbon and silicon in the pig iron A mold heating means 10 is installed to heat the mold, and an inert gas injection means 20 for injecting an inert gas to form a stable compound protective layer on the surface of the molten metal supplied to the mold is installed at the rear of the mold heating means. In order to stabilize the compound protective layer and maintain uniform cooling, the air spraying means 30 for spraying external air and the mist spraying means 50 for spraying mist are sequentially installed at the rear of the inert gas spraying means. Behind the mist injection means is a cooling water injection means 50 is installed for the final cooling of the product.
그리고, 상기 몰드가열수단(10)은 적어도 2개 이상의 버너(11)가 일정간격을 유지하도록 설치하여 된 것이고, 상기 불활성가스분사수단(20), 공기분사수단(30), 미스트분사수단(40), 냉각수분사수단(50)은 몰드(4)상에 설치되고, 그들은 분사노즐이 각각 2개 이상 마련하여 된 것이다.In addition, the mold heating means 10 is installed so that at least two or more burners 11 maintain a constant interval, and the inert gas spraying means 20, air spraying means 30, mist spraying means 40 ), The coolant injection means 50 is provided on the mold 4, and they are provided with two or more injection nozzles, respectively.
이하, 본 발명의 주물용 선철의 성분편차 감소장치 및 그 감소방법을 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a device for reducing component deviation of the cast iron of the present invention and a method for reducing the same will be described in detail.
본 발명은 먼저 스트랜드(3)의 입측 하부(쇳물이 몰드(4)에 주입되는 쪽)에 몰드(4)내의 수분을 건조시키고 그 몰드(4)를 400∼500℃까지 가열시키는 몰드가열수단(10)을 설치하는데, 상기 몰드가열수단(10)은 전기를 이용한 히터를 설치하여 사용할 수도 있으나 버너(11)를 사용함이 가장 바람직하다. 따라서 본 발명에서는 버너(11)를 일정간격으로 다수개 설치하여 사용하였다.The present invention is a mold heating means for first drying the moisture in the mold (4) in the lower part of the mouth (the side where the waste water is injected into the mold 4) of the strand 3 and heating the mold 4 to 400 ~ 500 ℃ ( 10), the mold heating means 10 may be used by installing a heater using electricity, but it is most preferred to use the burner (11). Therefore, in the present invention, a plurality of burners 11 are installed at regular intervals.
상기 몰드(4)를 400∼500℃로 가열하는 이유는 몰드의 강도 유지 및 철의 재결정온도까지 도달되지 않는 범위내에서 최대한 고온의 온도를 유지하기 위함이다.The reason why the mold 4 is heated to 400 to 500 ° C. is to maintain the temperature of the mold as high as possible within the range that the strength of the mold and the iron recrystallization temperature are not reached.
단, 상기 스트랜드(3)는 소형 그릇형태의 몰드(4)를 체인으로 엮어서 벨트컨베이어 형태를 만들어 일정거리를 두고 설치된 구동롤러와 리턴롤러를 권취하며 설치하여 상기 몰드(4)를 체인으로 엮어서 만든 벨트컨베이어를 계속 리턴 회전시키는 장치를 말한다.However, the strand (3) is made by weaving the mold (4) in the form of a small bowl with a chain to form a belt conveyor to wind and install the drive roller and the return roller installed at a certain distance by weaving the mold (4) in a chain Refers to a device that continuously returns and rotates a belt conveyor.
상기와 같이하여 몰드(4)의 수분이 제거되고 온도가 400∼500℃까지 가열되면 이에 토페도카(1)의 쇳물을 유도통(1a)을 통하여 상기 몰드(4)에 주입한 다음 불활성가스분사수단(20)의 노즐을 통하여 질소가스를 분사한다. 상기 쇳물의 표면에 불활성가스인 질소가스를 분사하는 이유는 외부공기를 차단하고 안정된 화합물 보호 층을 형성하도록 하기 위함이다.As described above, when the moisture of the mold 4 is removed and the temperature is heated to 400 to 500 ° C., the molten water of the topedoca 1 is injected into the mold 4 through the induction tube 1a and then the inert gas. Nitrogen gas is injected through the nozzle of the injection means 20. The reason for injecting nitrogen gas, which is an inert gas, on the surface of the molten metal is to block external air and form a stable compound protective layer.
한편 상기 질소가스를 분사하는 불활성가스분사수단(20)인 노즐은스트랜드(3)의 회전 즉 몰드(4)의 진행방향을 따라 적어도 2개 이상 일정간격을 유지하도록 설치되어 동시에 분사됨이 바람직하다.On the other hand, the nozzle which is the inert gas injection means 20 for injecting the nitrogen gas is preferably installed at the same time to maintain at least two or more constant intervals along the direction of rotation of the strand 3, that is, the mold 4 is injected at the same time. .
상기 몰드(4)에 공급된 쇳물에 불활성가스가 분사되어 안정된 화합물 보호 층이 형성되면 이에 상기 화합물 보호 층을 안정화시키고 균일한 냉각을 유지하기 위하여 순차적으로 설치된 공기분사수단(30) 및 미스트분사수단(40)을 이용하여 외부공기를 분사하고 연이어서 미스트(수분을 안개형태로 분사하는 것을 말함)를 분사한다.When an inert gas is injected into the waste water supplied to the mold 4 to form a stable compound protective layer, the air spraying means 30 and the mist spraying means are sequentially installed in order to stabilize the compound protective layer and maintain uniform cooling. Use 40 to inject external air, followed by a mist (injecting water in the form of a mist).
이 역시도 상기 불활성가스분사수단(20)과 마찬가지로 공기분사수단(30) 및 미스트분사수단(40)인 노즐에서 분사되고 그 노즐은 불활성가스분사수단(20)의 후방에 몰드(4)의 진행방향을 따라 적어도 2개 이상 일정간격을 유지하도록 설치되어 동시에 분사된다.Again, like the inert gas spraying means 20, it is injected from the nozzle which is the air spraying means 30 and the mist spraying means 40, and the nozzle is a direction in which the mold 4 moves behind the inert gas spraying means 20. Along the at least two are installed to maintain a constant interval is sprayed at the same time.
또, 상기 미스트분사 후에는 냉각수분사수단(50)인 노즐을 이용하여 냉각수를 분사함으로서 생산제품의 최종냉각이 이루어지는 것이다.After the mist spraying, the cooling water is sprayed by using the nozzle which is the cooling water spraying means 50, thereby the final cooling of the produced product is performed.
그리고 상기 질소 및 공기(Air)를 이용한 쇳물 상부 표면을 가급적 신속한 속도로 냉각시키기 위해서는 스트랜드(3) 상부에 고정식 노즐을 설치하여 스트랜드(3) 진행에 따라 쇳물 상부가 냉각되도록 하고, 특히 질소를 분사하는 구간에는 덮개를 설치하여 질소가스에 의한 불활성 분위기를 조성한다.In addition, in order to cool the upper surface of the molten metal using nitrogen and air as quickly as possible, a fixed nozzle is installed on the upper portion of the strand 3 to cool the upper portion of the molten metal as the strand 3 progresses, and in particular, nitrogen is injected. The cover is installed in the section to create an inert atmosphere by nitrogen gas.
상기 스트랜드(3)의 회전속도는 분당 10m범위이기 때문에 노즐 설치 구간에 따른 냉각시간을 산정 할 수 있다. 쇳물 낙구, 즉 스트랜드(3)의 후미로부터 5m구간은 질소의 토출압은 최소 대기압 +2kg/cm2 이상을 유지하여 0.5분간 냉각시킴과동시에 표면에 반응물을 형성시키고, 이후 20m구간에는 대기압 +1.0kg/cm2 이상의 공기분사 노즐을 설치하여 2분 동안 쇳물 상부를 충분히 냉각할 수 있는 능력이 있도록 한다.Since the rotation speed of the strand 3 is in the range of 10m per minute, it is possible to calculate the cooling time according to the nozzle installation section. In the 5m section from the tail of the water fall, i.e., the strand (3), the discharge pressure of nitrogen is maintained at a minimum atmospheric pressure of + 2kg / cm2 or more, cooled for 0.5 minutes, and at the same time, a reactant is formed on the surface. Install an air spray nozzle of / cm2 or larger to ensure sufficient cooling of the top of the water for 2 minutes.
1차 살수단계 즉 미스트(Mist)로 분무하기 위해서는 물을 미스트화하는 능력이 좋은 피크테일노즐(Pig Tail Nozzle)을 5m구간에 설치한다. 원할한 미스트 형성을 위해서는 물 압력을 2kg/cm2이상을 유지토록 한다.To spray the first watering stage, that is, mist, install a tail tail nozzle with a good ability to mist water in a 5m section. Maintain water pressure above 2kg / cm2 for smooth mist formation.
이하 본 발명을 실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples.
도 4는 본 발명의 실시 예를 나타내는 그림으로써 종래의 선철 냉각 속도와 대비하여 몰드가 사전 예열 됨에 따라 몰드와의 경계면에서는 냉각속도가 떨어지고, 상부표면에서는 종래 방법 대비 급속이 냉각되어 전체적인 냉각속도가 유사하게 조정됨을 알 수 잇다.4 is a view showing an embodiment of the present invention, as the mold is pre-heated in comparison with the conventional pig iron cooling rate, the cooling rate is reduced at the interface with the mold, the upper surface is cooled faster than the conventional method, the overall cooling rate is Similar adjustments can be seen.
또한, 1차 살수단계인 미스트 분무로 변경함에 따라 냉각온도가 스트랜드(3) 내부에서 제품 표면의 반응이 진행되지 않을 정도까지 온도를 저하시킬 수 있다.In addition, by changing to the mist spray, which is the first watering step, the cooling temperature may be lowered to such an extent that the reaction of the product surface does not proceed in the strand 3.
질소 분사구간은 덮게를 설치하고 그 덮게의 선단부에 체인커텐(Chain Curtain)을 설치하여 덮게 내부에서 질소에 의한 불활성 분위기가 충분히 형성되도록 한다.The nitrogen injection section is provided with a cover and a chain curtain is installed at the tip of the cover so that an inert atmosphere by nitrogen is sufficiently formed inside the cover.
스트랜드(3)의 진행 속도에 따라 각 구간별 냉각시간은 약간씩 변화하겠지만 평균적인 스트랜드 이동 속도를 10m/sec로 가정했을 경우 냉각시간은 질소냉각의 경우 0.5분, 고압 공기냉각의 경우 2분, 미스트 냉각의 경우 1분의 냉각시간을 갖게 된다.The cooling time of each section will change slightly depending on the running speed of the strand (3), but if the average strand moving speed is assumed to be 10m / sec, the cooling time is 0.5 minutes for nitrogen cooling, 2 minutes for high pressure air cooling, In the case of mist cooling, the cooling time is 1 minute.
이에 따른 냉각속도를 종래와 비교하여 보면 종래의 공냉에서 평균 116℃/min의 온도저하가 있었던 반면, 본 발명에 의하여 질소 및 고압공기에 의해 평균 196℃/min의 온도 저하속도를 갖게 된다. 이는 살수에 의한 냉각속도 200 ~ 250℃/min와 비교하여 볼 때 전체적으로 유사한 냉각 분포이다.Compared with the conventional cooling rate according to the conventional air cooling, the average temperature drop of 116 ℃ / min, while in the present invention, by the nitrogen and high pressure air has an average temperature reduction rate of 196 ℃ / min. This is a similar overall distribution of cooling as compared to the cooling rate of 200 ~ 250 ℃ / min by spraying.
이상과 같은 본 발명은 몰드의 사전 예열에 따라 선철과 몰드가 닿는 면(측면부, 하부)의 냉각속도를 낮추게 되고, 질소에 의한 상부 표면의 급속 냉각은 표면으로 밀려오는 실리콘 및 카본의 집중화 현상을 억제하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the cooling rate of the surfaces (side and bottom) where pig iron and the mold come in contact with the preheating of the mold is lowered, and the rapid cooling of the upper surface by nitrogen causes the concentration of silicon and carbon to be pushed to the surface. It has a suppressing effect.
또한, 불활성 분위기에서 질소와 쇳물 표면의 실리콘, 티타늄이 반응하여 하기 식 1과 같이 안정한 화합물인 SiN, TiN를 형성한다.In addition, in an inert atmosphere, nitrogen, silicon and titanium on the surface of the metal react to form SiN and TiN, which are stable compounds as shown in Equation 1 below.
Si + 1/2N2 SiN , Ti + 1/2N2 TiN ------- (식 1)Si + 1 / 2N2 SiN, Ti + 1 / 2N2 TiN ------- (Equation 1)
상기 SiN, TiN공히 녹는점이 높은 화합물이며, 외부로부터의 냉각속도에 따라 그 화합물 층이 성장하여 두께가 증가하는 특성을 갖고 있다. 이러한 표면의 코팅(Coating)막을 균일하면서도 안정되게 형성할 필요가 있기 때문에 질소 냉각 이후의 20m구간은 적정 압력(대기압 + 1.0 kg/cm2)의 공기분사를 유지하여 표면의 냉각 속도를 유지하여 SiN, TiN화합물 막을 성장시키도록 하는 효과를 갖는다. 때문에 표면에 안정된 코팅 층을 형성하여 대기 습분 또는 우천 등에 의한 녹이 발생할 가능성을 배제할 수 있다.The SiN and TiN are both compounds having a high melting point, and the compound layer grows according to the cooling rate from the outside, and has a characteristic of increasing thickness. Since the coating film on the surface needs to be formed uniformly and stably, the 20m section after nitrogen cooling maintains the cooling rate of the surface by maintaining the air spray at the appropriate pressure (atmospheric pressure + 1.0 kg / cm2), thereby maintaining the surface cooling rate. It has the effect of growing a TiN compound film. Therefore, by forming a stable coating layer on the surface it is possible to exclude the possibility of rust caused by atmospheric moisture or rain.
그리고, 1차 살수를 일반적인 살수에서 미스트 살수로 변경한 것은 일반적으로 고온의 선철 상부에 살수를 하게 되면 그 물이 끓는 현상이 발생하여 표면의 코팅층 이 파괴될 우려가 있는 것을 방지하고자 함이다. 미스트 분무를 통하여 선철의 온도를 안정한 온도까지 낮추어 본격적인 살수단계인 2차 살수를 대비하는 효과가 있다.In addition, the change of the primary spraying from the general spraying to mist spraying is to prevent the possibility that the coating layer on the surface may be destroyed when the water is boiled when spraying on the upper part of the hot pig iron. Through mist spraying, the temperature of pig iron is lowered to a stable temperature to prepare for the second spraying stage, which is a full spraying stage.
상기의 효과를 종합하면, 주물용 선철의 제조에 있어서 쇳물의 냉각을 종래 몰드와의 경계면(측면, 하부면)으로부터 진행되어 상부표면이 가장 나중에 냉각되었던 것을 전면이 유사한 속도의 냉각을 유지하게 되기 때문에, 표면으로 집중되어 녹 등의 형태로 손실되었던 카본 및 실리콘의 주물제품 제조에 있어서 중요한 성분을 선철 내부에 손실 없이 원래의 함량으로 선철 내부에 균일하게 잔류시킬 수 있고, 제품의 표면까지 안정된 화합물 보호 층을 형성하여 보통의 선철 대비 미려한 외관으로 제품의 부가가치를 올릴 수 있는 효과가 있다.In summary, in the manufacture of pig iron for casting, cooling of the molten iron proceeds from the interface (side, bottom) with the conventional mold so that the front surface maintains cooling at a similar speed as the upper surface was later cooled down. Therefore, the important components in the production of cast products of carbon and silicon concentrated on the surface and lost in the form of rust, etc. can be uniformly retained inside the pig iron in the original content without loss in the pig iron and stable to the surface of the product. Forming a protective layer has the effect of increasing the added value of the product with a beautiful appearance compared to ordinary pig iron.
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