KR20080057427A - 이층액상 주조기술을 이용한 그레이트바 제조방법 - Google Patents

Abstract

본원발명은 하층에는 중고온 변형특성이 우수한 소재를, 상층에는 고온산화 및 내마모성 특성을 가지는 소재를 각각 준비하여 용해한 후 두 개의 독립된 주입구에 시간차를 두고 주입하여 하층이 거의 응고되기 직전 상층을 주입하여 액상/액상 상태의 이층 주조결합이 이루어 지게 함으로서 결함이 없는 건전한 접합부를 가지는 이층 액상주조기술을 이용한 그레이트바 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 하며,

상술한 목적을 달성하기 위한 본원발명의 이층 액상주조기술을 이용한 그레이트바 제조 방법은, 상층, 하층 주입구를 구비한 사형을 형성하는 사형형성과정과; 상기 사형의 하층 주입구를 통해 중고온 변형 특성이 우수한 소재의 용강을 주입하는 하층주입과정과; 상기 하층주입과정 후 상기 상층 주입구를 통해 고온 산화 및 내마모성이 우수한 소재의 용강을 주입하는 상층주입과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그레이트바, 이층액상주조기술, 장수명, 내마모성, 내산화성

Description

이층액상 주조기술을 이용한 그레이트바 제조방법{Grate bar manufacturing method using duo liquid casting}

도 1은 종래기술의 그레이트바의 사시도이고,

도 2는 본원발명의 이층액상 주조기술을 이용한 그레이트바 제조방법의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *

1: 그레이트바 2: 상부

3: 하부 4: 사형

5: 하층주입구 6: 상층 주입구

본원발명은 제철소 소결공장 등에서 대차의 하부에 장착되는 그레이트바에 관한 것으로서, 고온에서 노출되는 상층은 내산화성이 우수한 소재를 사용하고 온 도가 낮은 하층은 중고온변형특성이 우수한 소재를 사용하여 약간의 시간차를 두고 용강을 주입, 액상상태에서 결합시킴으로써 두 가지 특성을 동시에 나타내는 그레이트바를 제조할 수 있도록 하는 이층액상 주조 기술을 이용한 그레이트바 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 제철소 소결공장에서는 소결을 위해 대차를 사용한다. 이러한 소결원료가 채워진 대차는 연속소결로를 통과하면서 점차적으로 가열되며 반응에 의해 소결광이 만들어지는 공정을 거치게 되며, 대차의 소결원료는 그레이트바(1)를 연속적으로 설치한 후 그 상부면에 쌓이게 된다.

도 1은 종래기술의 그레이트바(1)를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같은 종래기술의 그레이트바(1)는 상부(2)는 수평면으로 형성되고 하부(3)는 대차에 연속적으로 끼운 상태에서 고정되기 쉬운 형태로 제작된다.

상술한 구조를 가지는 그레이트바(1)는 대차에 연속적으로 설치되고, 소결원료는 연속적으로 설치된 그레이트바(1)의 상부(2)면 위에 쌓이게 된다.

이 경우 그레이트바(1)는　상부(2)의 경우 소결광과 직접 접촉하게 되므로 온도가 높은 경우 700^oC 내외의 높은 온도에 노출되어 고온 산화가 빈번히 발생하며 소결광의 낙하 등에 의한 마모현상도 발생하고 있다. 따라서 제철소에서 사용되는 그레이트바(1)는 고온산화방지 및 적당한 내마모성을 유지하기 위해 Fe-28%Cr 주물 품 등을 사용한다.

그러나 그레이트바소재인 Fe-28%Cr 고크롬주철은 변형강도가 비교적 낮아서 장시간 사용하는 경우, 변형에 의해 그레이트바가 휘는 현상이 발생하여 소결광이 그레이트바 사이로 새는 문제점이 종종 발생하여 왔다.

따라서 본원발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하층에는 중고온 변형특성이 우수한 소재를, 상층에는 고온산화 및 내마모성 특성을 가지는 소재를 각각 준비하여 용해한 후 두 개의 독립된 주입구에 시간차를 두고 주입하여 하층이 거의 응고되기 직전 상층을 주입하여 액상/액상 상태의 이층 주조결합이 이루어 지게 함으로서 결함이 없는 건전한 접합부를 가지는 이층 액상주조기술을 이용한 그레이트바 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본원발명의 이층 액상주조기술을 이용한 그레이트바 제조 방법은, 상층, 하층 주입구를 구비한 사형을 형성하는 사형형성과정과; 상기 사형의 하층 주입구를 통해 중고온 변형 특성이 우수한 소재의 용강을 주입하는 하층주입과정과; 상기 하층주입과정 후 상기 상층 주입구를 통해 고온 산화 및 내마모성이 우수한 소재의 용강을 주입하는 상층주입과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 하층주입과정의 소재는 크롬-몰리강이고, 상기 중간층주입과정의 소재는 고온산화 및 내마모성이 특성을 만족하는 Fe-28%Cr 주철인 것을 특징으로 한다.

상기 하층주입과정의 주입온도는 1,600℃ 이상이고, 상기 상층주입과정의 주입온도는 1,330 ~1,370℃ 범위에서 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 상층주입과정은 상기 하층의 표면온도가 1,460 ~ 1,500℃에서 수행되는 것을 특징으로 한다.

즉, 상술한 본원발명은 중고온 변형특성이 우수한 SNCM439 등의 크롬-몰리강을 비교적 저온에 노출되는 환경조건인 하층소재로 하고, 고온산화 및 비교적 우수한 내마모 특성을 만족하는 종래의 Fe-28%Cr 주철을　고온산화에서 주로 노출되는 상층 소재로 하며, 하층의 경우 주입온도를 1,600^oC 이상, 상층의 경우에는 주입온도를 1350^oC± 20^oC로 하고 중간층 주입전 하층의 표면온도는 1480^oC± 20^oC로 한다.

그리고 상술한 본원발명은 그레이트바가 상층의 비교적 고온에서 변형특성이 우수한 소재와, 하층의 내마모성 특성이 우수한 소재를 이층 액상주조기술을 적용하여 하층이 주입된 후 하층이 응고되기 직전에 상층을 주입하는 것에 의해 두 가지 소재를 접합시키게 되므로 계면에서의 접합특성 또한 매우 우수하게 된다.

또한, 상술한 구성에 의해 제작된 그레이트바는 상층은 내마모성이 매우 우수한 특성을 가지며, 하층은 고온에서 변형이 안되는 특성을 가지는 복합적 특성을 가지게 된다.

다음으로 상술한 본원발명에서의 수치한정 이유를 설명한다.

본원 발명의 이층 액상주조기술을 이용한 그레이트바 제조방법에 의해 제조된 장수명용 그레이트바는, SNCM439 등의 크롬-몰리계 저합금강 등이 적용되는 하층의 경우 주입온도를 1600^oC보다 높게 하는 것이 바람직하다.　그 이유는, 하층의 경우 주입온도를 1600^oC보다 낮게 하면 2차주입 시까지의 시간이 부족해서 2차주입전에 이미 응고가 될 가능성이 높기 때문이다.

그리고 Fe-28%Cr 성분인 고크롬주철이　주입되는 중간층의 경우 주입온도를 1370^oC보다 낮게 하는 것이 바람직한데 이는 이온도 이상으로 하면 크롬탄화물이 조대해져서 충격치가 지나치게 감소하기 때문이다.　또한, 상층의 경우 주입온도를 1330^oC이상으로 해야 하는데 이는 이온도보다 낮게 하면 주입 중에 응고될 가능성이 있어 주입 자체가 힘들거나 주조결함이 발생할 가능성이 높기 때문이다.

다음으로 하층 주입후 2차 주입재인 상층의 주입시 하층의 표면온도는 매우 중요한데 하층의 표면온도가 1500^oC보다 높으면 상층과 하층이 섞이는 현상이 발생 하고 1460^oC보다　낮으면 상층 주입전에 하층부가 굳는 현상이 발생하므로 계면에서의 접합이 제대로 이루어지지 않고 완전히 분리되어 버린다.

이하, 본원발명의 일 실시 예를 나타내는 첨부도면을 참조하여 본원발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본원발명의 이층액상 주조기술을 이용한 그레이트바 제조방법의 일 실시 예를 나타내는 도면이고,

도 2에 도시된 바와 같이, 본원발명의 제조방법은 상층(4a) 및 하층(4b)을 형성하기 위하여 하층주입구(5)와 상층주입구(6)를 가지는 사형(4)을 형성한 후, 상기 본원발명의 방법에 따른 하층주입과정에 의해 하층을 주입하고, 이후 상층주입과정에 의해 상층을 주입하여 그레이트바(1)를 제작하게 된다.

이때의 소재 및 주입온도는 상술한 본원발명에서 상세히 설명하였으므로 그 설명은 생략한다.

(실시예)

약 4KG 정도 무게 그레이트바를 주입하기 위한　 도2의 사형(4)을 준비후　우선 용해된 SNCM439 크롬-몰리계 저합금강을 하층주입구(5)를 통해　 주입하였으며　상층으로 Fe-28%Cr 고크롬주철을　상층주입구(6)를 통해 주입하여 시편을 형성하였다.

표 1은 본원발명의 이층 액상주조기술을 이용한 그레이트바 제조 방법에서의 하층, 상층의 주입 온도 조건을 만족하는 발명예 1, 2, 3과 만족하지 않는 비교례 1, 2, 3 및 종래기술에 따르는 방법에 의해 제조되는 그레이트바의 특성을 비교한 것이다.

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 발명예 1 ~ 3은 계면접합이 우수하고, 마모 및 변형정도가 종래예, 비교예에 비하여 작게 발생하였다. 따라서 본원발명은 그레이트바의 수명을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

상술한 본원발명은 이층 액상주조기술을 이용하여 그레이트바의 층별로 필요한 우수한 내산화성 또는 내마모성의 특성을 가지는 이층 구조의 그레이트바를 제조할 수 있도록 하는 것에 의해 그레이트바의 사용수명을 연장시키는 효과를 제공하며, 이에 따라 제철소 소결공장 등에서의 자재비 및 정비비 등의 절감에 의해 운영비 및 생산비를 절감할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 상층, 하층 주입구를 구비한 사형을 형성하는 사형형성과정과;

   상기 사형의 하층 주입구를 통해 중고온 변형 특성이 우수한 소재의 용강을 주입하는 하층주입과정과;

   상기 하층주입과정 후 상기 상층 주입구를 통해 고온 산화 및 내마모성이 우수한 소재의 용강을 주입하는 상층주입과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이층액상 주조기술을 이용한 그레이트바 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 하층주입과정의 소재는 크롬-몰리강이고, 상기 중간층주입과정의 소재는 고온산화 및 내마모성이 특성을 만족하는 Fe-28%Cr 주철인 것을 특징으로 하는 이층액상 주조기술을 이용한 그레이트바 제조방법.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 하층주입과정의 주입온도는 1,600℃ 이상이고, 상기 상층주입과정의 주입온도는 1,330 ~1,370℃ 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 이층액상 주조기술을 이용한 그레이트바 제조방법.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 상층주입과정은 상기 하층의 표면온도가 1,460 ~ 1,500℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 이층액상 주조기술을 이용한 그레이트바 제조방법.

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