KR20110129014A - The alumina washes for casting mould - Google Patents

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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C3/00Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns

Abstract

PURPOSE: An alumina washes for casting mold is provided to maintain thermal resistance and reduce thermal expansibility thereby increasing the effect of mold protecting. CONSTITUTION: An alumina washes for casting mold comprises 10-90% of alumina(Al2O3) powder of which granularity size is 200 mesh or larger. The mold is manufactured from high-melting point metal by silica(SiO2) or other casting sand at 1300-1600°C.

Description

주조용 알루미나 주형도형재 {The Alumina Washes for Casting Mould}Alumina Casting Molds {The Alumina Washes for Casting Mold}

본 발명은 주형용 도형재에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 주물사를 사용하여 주형을 만든 후 주입되는 용탕이 주형에 침투되지 아니하고, 용탕이 응고된 후에는 주조제품과 주형의 소착을 방지하여 제품의 용이한 분리를 가능케 하고, 양호한 표면을 얻기 위한 도형재에 관한 것이다.The present invention relates to a molding material, more specifically, a molten metal injected after making a mold using a molding sand does not penetrate the mold, and after the molten metal is solidified to prevent adhesion of the cast product and the mold It relates to a shape material for enabling easy separation and obtaining a good surface.

종래의 도형재를 보면, 내화기재로서는 지르콘, 마그네사이트, 흑연, 규사 등을 단독, 혹은 복합으로 사용하여 제조하고 있는데, 특히, 지르콘을 내화기재로 사용하는 도형제 같은 경우에는 국제적인 지르콘의 가격 앙등으로 인하여 주조사업자들이 적지 않은 어려움을 겪어 왔다.Conventional figure materials are manufactured using zircon, magnesite, graphite, silica sand, or the like as fireproof materials alone or in combination. In particular, in the case of a figure using zircon as a fireproof material, the price of international zircons is increased. As a result, foundries have experienced many difficulties.

주형이나 중자에 도형재를 사용하는 궁극적인 목적은 낮은 원가로 보다 양질의 주조제품을 만들기 위한 것이며, 다음 사항에 목표를 두어야 한다.The ultimate goal of using shaped materials in molds or cores is to produce better cast products at lower costs, with the following objectives:

ㆍ 용탕의 주형 침투를 막는다.ㆍ Prevents mold penetration of molten metal.

ㆍ 후처리 시간과 비용을 감소시킨다.Reduce post-processing time and costs

ㆍ 깨끗한 주조제품 표면을 갖게 한다.• Have a clean cast surface.

ㆍ 주조결함을 감소시킨다.Reduce casting defects

ㆍ 주입시 주형의 분위기를 조절한다.• Adjust the atmosphere of the mold during injection.

ㆍ 탈사성을 양호하게 한다.Good desorption properties

건조상태의 도형재는 다음과 같은 성질들을 가져야만 한다.Dry formwork should have the following properties.

ㆍ 용탕의 주입온도를 견디기에 충분한 내화도를 가져야 한다.ㆍ Have sufficient fire resistance to withstand the injection temperature of molten metal.

ㆍ 주입되는 용탕에 의한 침식을 방지하기에 충분한 고온강도를 가져야 한다.ㆍ Have sufficient high temperature strength to prevent erosion by molten metal to be injected.

ㆍ 용탕이 침투되지 않아야 한다.Melt should not penetrate.

ㆍ 가스방출의 속도가 낮아야 한다.ㆍ The rate of gas discharge should be low.

건조상태의 도형재의 성질은 다음과 같은 도형재를 구성하고 있는 재료들의 성질과 관련된다.The properties of the figured material in the dry state are related to the properties of the materials constituting the figured material as follows.

ㆍ 내화기재 (Refractory)ㆍ Refractory

ㆍ 점결제 (Binder)Binder

ㆍ 부유제 (Suspension Agent)Suspension Agent

ㆍ 용제 (Carrier)ㆍ Carrier

도형재를 성질을 좌우하는 내화기재는 다음과 같이 다양한 종류의 재료들이 사용된다.As the refractory materials that determine the properties of the figure, various kinds of materials are used as follows.

* 코크스Coke

주로 다른 내화물과 혼합하여 주철용으로 쓰이며, 장점으로는 용융온도가 높고, 용탕과의 반응성이 낮다.It is mainly used for cast iron mixed with other refractory materials. Its advantages are high melting temperature and low reactivity with molten metal.

* 흑연Graphite

천연흑연과 인상흑연 등이 도형제로 이용된다. 흑연은 도형제의 내화물로 특히 많이 사용되며 순수 흑연계 도형제가 주로 자동차주물과 복잡한 주철주물 생산에 이용되며, 주강용 도형재료는 적합하지 않다.Natural graphite and impression graphite are used as figure agents. Graphite is especially used as a refractory material for the mold and pure graphite mold is mainly used for the production of automobile castings and complex cast iron castings.

* 규석* Quartz

규석분을 흑연이나 코크스분과 혼합하여 사용하기도 하며 주강에도 사용이 가능하다.The silica powder may be mixed with graphite or coke powder and used for cast steel.

* 지르콘Zircon

흑연과 활석분을 첨가해서 가장 흔히 사용되고 있으며 거의 모든 재질의 금속에 대하여 사용할 수 있다. 지르콘은 내화물로서의 여러 가지 우수한 성질을 가지고 있다. 내화물로 사용할 경우 주형침식에 의한 결함은 거의 일어나지 않으며, 용탕 침투결함도 방지할 수 있다.Addition of graphite and talc powder is the most commonly used and can be used for metals of almost any material. Zircon has a number of excellent properties as a refractory. When used as a refractory, defects due to mold erosion hardly occur, and it is possible to prevent melt penetration defects.

* 운모Mica

비교적 용융온도가 낮아서 다른 내화물과 혼합하여 주로 동합금에 대하여 사용한다.It has a relatively low melting temperature, so it is mixed with other refractory materials and used mainly for copper alloys.

* 활석Talc

다른 내화물과 혼합하여 사용하며 회주철, 구상흑연주철과 비철금속에 대한 도형재의 내화물로 사용된다.It is mixed with other refractories and used as a refractory material for gray cast iron, nodular cast iron and nonferrous metals.

* 마그네사이트Magnesite

용융온도가 높기 때문에 주강용으로 사용되며 수성계 매체에서는 침전물을 형성하기 때문에 반드시 무수매체에서 사용한다.It is used for cast steel because of its high melting temperature, and must be used in anhydrous media because it forms precipitates in aqueous media.

내화기재는 도형재의 특성을 결정하기 때문에 가장 중요하며 내화기재의 중요한 특성들은 다음과 같다.Refractory materials are the most important because they determine the characteristics of the figure, and the important characteristics of refractory materials are as follows.

ㆍ 용융점Melting point

ㆍ 입도와 입형Granularity and shape

ㆍ 비중ㆍ Specific gravity

ㆍ 화학적 활성도ㆍ chemical activity

ㆍ 열적팽창Thermal expansion

ㆍ 열전도도ㆍ thermal conductivity

내화기재는 용탕 주입시 내화기재가 주형을 보호할 수 있도록 충분히 높은 용융점을 가져야 한다. 내화기재의 융점은 주형과의 그것보다 높거나 같아야 하고, 또한 소착을 방지하기 위하여 주입온도보다 높아야 한다.The refractory base should have a high melting point so that the refractory base protects the mold during injection of the molten metal. The melting point of the refractory base material must be higher than or equal to that with the mold and also higher than the injection temperature to prevent ignition.

내화기재의 입도는 모래입자 사이의 공간을 침투할 수 있고 또한 도형 액속에서 쉽게 부유될 수 있도록 한다. 또한 도형 작업시와 건조시에 주형과 중자 표면에 주로 남아 있도록 충분히 커야 한다.The particle size of the refractory base can penetrate the space between the sand particles and make it easy to float in the figure liquid. It should also be large enough to remain mainly on the mold and core surface during the shaping and drying operations.

내화기재의 비중에 따라 부유제의 특성이 결정된다. 비중이 클수록 부유 상태를 유지하는 것이 더욱 어렵다.The characteristics of the floating agent are determined by the specific gravity of the refractory base material. The greater the specific gravity, the more difficult it is to remain suspended.

내화기재는 도형재 중의 다른 성분들 주형, 또는 중자 주입금속등과 화학적으로 불활성이어야 한다.The refractory base shall be chemically inert with other components in the mold, or with the core injection metal.

내화기재의 열팽창 특성은 주형재의 그것과 다를 수 있다. 도형재의 다른 성분들에 의해 이러한 차이가 보완될 수 있어야 한다.The thermal expansion characteristics of the refractory base may differ from those of the mold base. This difference should be compensated for by other components of the shape material.

내화기재의 열전도도는, 도형재가 칠의 역할을 하고자 할 때 고려되는 인자이다. 내화물은 용탕침투, 주형침식, 주형·용탕간의 반응 등에 대한 도형의 효과를 결정하는 주요한 구성물이다.The thermal conductivity of the refractory base material is a factor to be considered when the figure material is to serve as a fill. Refractories are the major constituents that determine the effects of shapes on melt penetration, mold erosion, and reaction between mold and melt.

내화기재의 선택은, 주입할 용탕의 재질, 내화기재의 기질, 일어날 수 있는 주조제품결함 등을 고려하여 정한다. 내화기재의 내화도와 열팽창성은 특히 고려할 중요한 사항이며 또한 내화기재는 입도가 알맞아야 하고, 모래나 용탕과 반응을 하지 않아야 하며, 용융금속이 스며들지 않아야 한다. 내화기재의 열전도성과, 열팽창성은 주형의 열팽창 특성에 영향을 미치고, 입도는 소성 시 균열발생에 영향을 미치며, 너무 미세하지 않아야 한다.The selection of the refractory base is determined in consideration of the material of the molten metal to be injected, the substrate of the refractory base, and possible defects in the cast product. Refractory and thermal expansion of refractory bases are particularly important considerations, and refractory bases must be of adequate particle size, not to react with sand or molten metal, and not to be infused with molten metal. The thermal conductivity and thermal expansion of the refractory base affect the thermal expansion properties of the mold, and the particle size affects the crack formation during firing and should not be too fine.

본 발명은 종래의 도형재 원료로서 내화재료가 가지고 있는 도형층의 내열성을 유지하면서 동시에 낮은 원가에 주조작업을 용이하게 할 수 있는 주조용 도형재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 즉, 본 발명은 도형재의 내화기재로서 가장 일반적으로 사용되는 지르콘 등과 동등이상의 내열성을 가지며, 열팽창성이 더욱 낮아 주형을 보호하는 효과가 증대되고, 또한 주조제품 표면을 미려하게 할 수 있는 도형재를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a casting figure that can facilitate the casting operation at low cost while maintaining the heat resistance of the figure layer of the refractory material as a conventional figure material. That is, the present invention is a figure that has a heat resistance equal to or higher than the most commonly used as a refractory base material of the figure, and the thermal expansion resistance is lower, the effect of protecting the mold is increased, and the surface of the cast product can be beautiful It aims to provide.

본 발명은 기존의 내화기재 및 지르콘 대체물질로서 알루미나(Al2O3) 분말을 내화기재로 사용하는데 특징이 있다.The present invention is characterized by using alumina (Al2O3) powder as a refractory base material as a conventional refractory base material and a zircon replacement material.

알루미나 입자를 조절하여 약 200 mesh 이상의 미세한 분말을 얻어 도형재의 내화기재로 사용한다. [도 1] 에서와 같이 알루미나는 융점이 섭씨 2,050℃ 이상으로 주입온도가 1,550℃이상의 주입온도가 높은 주강이나 특수금속의 주형용 도형제로 적합하다.Alumina particles are adjusted to obtain fine powder of about 200 mesh or more and used as a refractory base material for figure. As shown in FIG. 1, alumina has a melting point of 2,050 ° C or higher, and is suitable as a mold casting agent for casting steel or special metal having a high injection temperature of 1,550 ° C or higher.

본 발명에 사용된 알루미나 도형재는 내화도가 2,050℃ 이상으로 [도 1], 주입온도가 각각 1,570℃ 전후의 주강용탕이나 1,300℃ 전후의 주철용탕이 일반규사로 제작된 주형과 반응하여 소착이나 용탕이 침투하는 것을 방지하여 주조제품의 미려한 표면을 제공하고 주조생산의 후처리 공정을 단축시켜 주는 이점이 있다.The alumina figure used in the present invention has a fire resistance of 2,050 ° C. or higher [FIG. 1], and the injection temperature of the cast steel molten metal around 1,570 ° C. or the cast iron molten metal around 1,300 ° C. is reacted with a mold made of general silica sand, so that the sintered or molten metal is reduced. It has the advantage of preventing penetration and providing a beautiful surface of the cast product and shortening the post-treatment process of casting production.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 알루미나 도형재는 주형면 바로 위에 도포되는 내화기재, 점결제 및 부유제와 용제를 포함하는 도형재로서,In order to achieve the object of the present invention, the alumina figure of the present invention is a figure that includes a refractory base material, a caking agent and a floating agent and a solvent applied directly on the mold surface,

본 발명에 따른 도형재는 중량%로 알루미나 분말의 도형기재 10-90%를 포함한다.The figure according to the invention comprises 10-90% of the figure of the alumina powder in weight percent.

본 발명의 도형재에서 각 성분을 첨가한 이유와 성분의 범위를 중량%로 나타내고, 한정이유를 설명한다.The reason why each component was added in the figure of the present invention and the range of the component are shown in weight%, and the reason for limitation is explained.

1) 내화기재에 대하여,1) About fireproof materials,

내화기재는 단열성을 확보하기 위한 중요한 성분이며 알루미나(Al2O3) 분말이다. 알루미나 분말의 함유량은 중량%로 10-90%로 한다. 본 발명이 의도하는 단열성과 도포성을 확보하기 위해서는 10%이상이 필수적이고, 90%이상의 과량시에 는 높은 점도로 인하여 도형공정 자체가 어렵게 되는 문제가 있어서 90%이하로 한정한다.Refractory base material is an important component to secure heat insulation and is alumina (Al2O3) powder. The content of the alumina powder is 10% to 90% by weight. In order to ensure the heat insulation and applicability intended by the present invention, 10% or more is essential, and when the excess is 90% or more, the drawing process itself becomes difficult due to the high viscosity, so it is limited to 90% or less.

2) 점결제에 대하여,2) About prepayment,

내화기재 분말을 결합시켜 도형층을 형성하는 역할을 한다. 점결제로서는 무기점결제(수용성)와 유기점결제(알코올성)를 사용한다.It combines the refractory base powder to form a figure layer. As the caking agent, an inorganic caking agent (water soluble) and an organic caking agent (alcoholic) are used.

2-1) 알콜성 점결제2-1) Alcoholic binder

일반적으로 많이 사용되는 것은 페놀레진이며 2-7% 정도를 첨가한다. 페놀레진에는 경화제인 헥사민이 포함되어 있어 용탕 접촉시 결함이 발생될 우려가 있다. 빈솔레진도 사용이 가능하나 일반적으로 알콜성 도형제에는 페놀+빈솔이 포함된다. 빈솔레진은 침전방지, 건조시 균열방지에도 사용된다. 유기화합물도 사용할 수 있으나 대체적으로 사용을 하지 않는다. 소량의 점결제의 첨가는 일정시간 경과 후의 기재입자의 현탁성을 저하시킨다. 이것은 입자와 용매의 침윤성의 증가에 의한 것으로 볼 수 있다. 점결제의 첨가량이 다시 증가하면 당연히 도형제의 점성이 증가하여 현탁성은 양호하게 된다. 알콜성에서는 현탁제로서 벤토나이트가 주로 사용되며, 반드시 겔로 만들어서 사용한다.The most commonly used phenol resin is 2-7%. Phenol resin contains hexamine, which is a curing agent, which may cause defects in contact with the molten metal. Vinsol resins can also be used, but alcoholic lubricants typically include phenol + vinsol. Vinsol resin is also used to prevent sedimentation and cracking during drying. Organic compounds may also be used but are generally not used. The addition of a small amount of caking agent lowers the susceptibility of the substrate particles after a certain period of time. This can be seen as an increase in the infiltration of particles and solvents. If the amount of the caking additive is increased again, of course, the viscosity of the mold is increased and the suspension becomes good. In alcoholicity, bentonite is mainly used as a suspending agent, and must be used as a gel.

2-2) 수용성 점결제2-2) Water Soluble Binder

벤토나이트, 덱스트린, 유기점결제 등이 있다. 수용성에서는 침투가 문제가 되므로 최소량의 점결제를 사용하여 부착력을 증가시키고 동시에 침투력도 증가시켜야 한다.Bentonite, dextrin, organic binders and the like. In water solubility, penetration is a problem, so a minimum amount of binder should be used to increase adhesion and at the same time increase penetration.

유기점결제는 최소량으로 부착력을 증가시킬 수 있으나, 가스 발생의 문제 점, 침투문제 등으로 많이 사용할 수가 없다. 사용점결제가 무기질이냐, 유기질이냐에 따라서 pH조정도 중요한 과제이다. 점결제의 양이 너무 과다하면 건조시 균열, 소착 제품에 대하여 치명적인 결함을 가져올 수도 있다. 또한 수용성에 최대로 문제가 되는 것은 도형제 자체의 기포문제이다. 기포는 대부분 혼합시 정지한 다음, 윗층에 겹으로 존재하여 디핑시 기포에 의하여 용탕 침투가 발생하여 소착불량이 발생될 염려가 있다. 대부분의 기포는 계면활성제 첨가시 많이 나타난다.Organic binders can increase the adhesion to a minimum amount, but can not be used a lot of problems, such as gas generation problems, penetration problems. PH adjustment is also an important issue depending on whether the binder is inorganic or organic. Excessive amounts of binder may cause fatal defects on cracking and sintering products during drying. Also, the biggest problem for water solubility is the foaming problem of the mold itself. Most of the bubbles stop when mixing, and are present in a layer on the upper layer, and there is a fear that melt penetration may occur due to bubbles when dipping, resulting in poor deposition. Most bubbles appear a lot when surfactants are added.

3) 부유제에 대하여,3) against flocculant,

내화기재는 비중에 의하여 밑으로 가라앉는 성향이 있으므로 부유제를 첨가하여 도형제의 유동성을 증가시키고 도형면의 매끄러움, 도형층의 균일성을 양호하게 하지만, 사용량이 과다하면 침전, 용탕에 의한 가스불량상태로 나타난다. 또 도형제 자체의 기포도 문제가 된다. 부유제로는 주로 벤톤겔이 사용되며 2-15% 정도가 첨가된다.Refractory materials tend to sink to the bottom due to specific gravity, so adding a flocculant increases the fluidity of the mold and improves the smoothness of the figure and the uniformity of the mold layer. Appears in bad condition. In addition, the bubbles of the mold itself are also a problem. Bentongel is mainly used as a flocculant, and 2-15% is added.

4) 용제에 대하여,4) About the solvent,

내화기재는 액체 매체 내에서 부유하며, 용제를 선택할 때는 주형재료의 점결제, 작업조건, 도형방법을 고려하여 정하여야 한다.Refractory materials are suspended in a liquid medium and the choice of solvents should be determined taking into account the caking agent of the casting material, the working conditions and the drawing method.

4-1) 물4-1) water

물은 인체에 무해하고 원가가 낮으며 유동성의 조정이 쉽기 때문에 가장 중요한 용제이다. 건조기나 토오치, 램프 등으로 완전히 건조를 시킨다.Water is the most important solvent because it is harmless to human body, low cost and easy to adjust fluidity. Dry thoroughly with a dryer, torch or lamp.

4-2) 알코올4-2) alcohol

알코올은 연소를 시켜 주어야 하며 자연 증발되었을 때도 도형층의 완전한 경화를 얻기 위해서 가열해 주어야 한다.The alcohol must be burned and heated even when spontaneously evaporated to achieve full hardening of the figure.

4-2-1) 이소프로필알콜 가장 일반적으로 사용되며 휘발성이 중간 정도이고 마취효과도 적다.4-2-1) Isopropyl alcohol It is most commonly used. It has moderate volatility and low anesthetic effect.

4-2-2) 에탄올, 메탄올, 부탄올4-2-2) Ethanol, Methanol, Butanol

에탄올은 단독으로 사용하고, 메탄올은 다른 알코올과 혼합하여 사용한다. 석유계 솔벤트 가격은 싸지만 화염이나 폭발의 위험 때문에 잘 사용하지 않으며 트리코드에탄이 가장 안전하고 마취효과가 적다.Ethanol is used alone and methanol is mixed with other alcohols. Although petroleum solvents are cheap, they are not used well because of the risk of flame or explosion, and tricodeethane is the safest and least anesthetic.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

도형재는 알루미나(Al2O3)로 된 내화기재와 점결제 그리고 부유제와 용제 등으로 이루어져 있다. 내화기재는 고온의 용탕으로부터 주형 표면을 보호하기 위한 열적차단물질로 알루미나로 구성되어 있으며, 점결제는 내화기재 분말을 결합시켜 도형층을 형성하며 또한 내화기재 도형층을 주형표면에 접착시키는 역할을 하여 주고, 부유제는 내화기재와 점결제의 농도를 균일하게 해주어 도형재의 기능을 강화시켜주며, 용제는 도형작업을 원활하게 하기 위하여 구성 재료의 농도 및 점도를 조절하는 역할을 한다.The figure consists of refractory base material made of alumina (Al2O3), a binder, a floating agent and a solvent. The refractory base is a thermal barrier material to protect the mold surface from high temperature molten metal. It consists of alumina, and the binder is used to bond the refractory base powder to form a figure layer and to bond the refractory figure layer to the mold surface. Floating agent makes the concentration of the refractory base material and the caking agent uniform, thereby reinforcing the function of the figure material, and the solvent plays a role of controlling the concentration and viscosity of the constituent material in order to facilitate the figure work.

[도 1] 는 주요 내화기재의 특성 비교1 is a comparison of characteristics of the main refractory materials

알루미나(산화알루미늄, Al2O3)는 지르콘과 동등 이상의 내화도(2,050℃)를 갖고 있으며 일반규사보다 약 300℃이상의 우수한 내화도를 가지고 있다.Alumina (aluminum oxide, Al2O3) has a fire resistance (2,050 ℃) or higher than that of zircon and has a fire resistance of about 300 ℃ or more than that of ordinary silica.

Claims (1)

입도크기 200 Mesh이상의 알루미나(Al2O3, 산화알루미늄) 분말 10 - 90%를 내화기재로 포함하는 주조용 주형에 도포되는 도형재.A figure applied to a casting mold containing 10 to 90% of an alumina (Al 2 O 3, aluminum oxide) powder having a particle size of 200 mesh or more as a refractory material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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