KR20180034470A - 주철 주물, 주철 주물의 제조 방법, 및 주철 주물 제조 설비 - Google Patents

Abstract

[과제] 생산성 저하나 제조 비용의 상승을 초래하지 않고, 주철 주물의 사양에 관계없이 그 표면에 결함이 없는 도금 처리 또는 법랑 처리를 실시할 수 있는 주철 주물, 주철 주물의 제조 방법, 및 주철 주물 제조 설비를 제공한다.
[해결수단] 주철 주물의 제조 방법에 있어서, 주형사를 감압함으로써 주형을 조형하고, 주형 내에 용탕을 주탕한다. 이 용탕에 의해 형성되는 주물의 온도가 A₁ 변태점 이하가 될 때까지 주형 내부를 감압한다. 주철 주물 제조 설비는 적어도 하나의 주형과, 주형을 이동시키는 프레임 이송 장치와, 주형의 정지시에 주형 내부를 감압하는 적어도 하나의 고정 흡인 장치와, 주형의 이동시에 고정 흡인 장치 대신에 주형 내부를 감압하면서 이동하는 적어도 하나의 가동 흡인 장치와, 주물의 제품 표면 온도를 측정하는 온도 감지기를 구비한다.

Description

주철 주물, 주철 주물의 제조 방법, 및 주철 주물 제조 설비

본 발명은 주철 주물, 주철 주물의 제조 방법, 및 주철 주물 제조 설비에 관한 것이다.

금속 제품의 표면에 내식성, 내마모성, 또는 내열성 등을 부여하기 위한 기술로서 도금 처리 및 법랑 처리가 존재한다. 그리고, 주철 주물의 표면에 도금 처리 및 법랑 처리를 실시하는 경우, 주물 표면의 흑연 및 유리 시멘타이트의 존재가 이러한 처리에 대해 악영향을 미친다는 문제가 알려져 있고, 이 문제를 해결하기 위한 기술 또는 연구가 이전부터 행해지고 있다.

특허 문헌 1에는, 철강 제품의 표면을 청정화 및 활성화한 후, 환원 반응을 촉진하는 촉매를 부여하여 도금을 행하는 것이 개시되어 있다.

특허 문헌 2에는, 순 Fe 박판을 주조물과 접하는 주형의 표면부에 붙이고, 용융 구상 흑연 주철을 주형에 주입하고, 주형 표면에 있어서의 순 Fe 박판을 용해시켜 주물 표면에 흑연의 형성을 저해하는 표면층을 형성한 후, 아연 도금을 행하는 것이 개시되어 있다.

특허 문헌 3에는, 도금액 중에 주철 재료를 침지한 상태에서 초음파 진동을 가하여 주철 재료의 표면을 세정하고, 그 표면에 존재하는 흑연을 파쇄하고, 도금액 중에 방산시킨 후, 그 표면에 흑연이 분산 상태로 포함되어 있는 도금 피막을 형성하는 것이 개시되어 있다.

비특허 문헌 1에는, 주철에 대한 법랑 처리에 있어서 주물 표면 부근의 흑연이 산화하여 발생하는 일산화탄소 및 이산화탄소가 기포상의 결함의 원인인 것을 시사하고 있다.

비특허 문헌 2에는, 결함이 발생하는 금속 조직은 서냉(徐冷)되어 비대화한 흑연과, 반대로 급냉되어 흑연의 성장이 방해받은 것이고, 이러한 조직을 개선하기 위해 법랑 처리 전에 탈가스 열처리를 행하는 것이 효과적이라는 것이 개시되어 있다.

비특허 문헌 3에는, 조대(粗大) 흑연 조직 부분, 레데부라이트가 결정화되어 있는 부분, 법랑 처리시의 온도 상승에 의해 시멘타이트가 분해되어 템퍼 카본이 결정화되어 있는 부분에 결함이 많이 발생하고 있고, 이를 개선하기 위해 저탄소 포화도로서 흑연의 조대화를 방지하고, 또한 인의 함유량을 높여 레데부라이트의 결정화를 방지함과 더불어, 법랑 처리시의 시멘타이트 분해를 억제하며, 또한 이러한 대책을 행한 주물을 법랑 처리 전에 탈가스 열처리함으로써, 기포상의 결함을 대폭 억제하는 것이 개시되어 있다.

특허 문헌 4 및 5에는, 법랑 주철의 제조에 있어서, 주철 표면 조직에 무흑연층이 생성된 것은 거품 결함이 적은 것, 저탄소이고 고실리콘 조성의 편상(片狀) 흑연 주철의 주철은 거품 결함이 적은 것, 고탄소, 저실리콘 조성이라 하더라도 티탄을 첨가함으로써 거품 결함의 발생을 저감할 수 있는 것이 개시되어 있다.

이상의 내용으로부터도, 주철 주물의 표면에 도금 처리 또는 법랑 처리를 실시함에 있어서, 주물 표면 부근의 흑연 및 유리 시멘타이트가 악영향을 미치는 것은 분명하다. 그리고, 흑연 및 유리 시멘타이트에 의한 악영향을 억제하기 위해서는, 화확적, 물리적, 열적으로 주물을 처리하여 흑연 등을 제거하거나, 주조 후 주물 표면 부근에 흑연을 포함하지 않는 피막을 형성하거나, 용탕과 접촉하는 주형 표면에 순 Fe 박판을 접착한 상태로 주탕하여 주물 표면 부근에 무흑연층을 형성하거나, 또는 주물의 화학 조성을 제어하고 합금을 첨가함으로써 주물 표면 부근에 무흑연층을 형성하는 등의 방법이 있다.

화확적, 물리적, 열적으로 주물을 처리하여 흑연 등을 제거하는 방법은, 각각 주조 후에 주물 표면 부근의 흑연등을 제거하는 공정이 별도로 필요하다. 또한, 각각의 주물 제품에 맞추어 세세하게 처리 조건을 설정할 필요가 있다. 그 때문에, 생산성을 저하시키고, 제조 비용을 상승시키는 원인이 된다. 주조 후 주물 표면 부근에 흑연을 포함하지 않는 피막을 형성하는 방법은, 피막 바로 아래의 주철 재료의 표면에 존재하는 흑연은 제거되지 않은 채 존재하고 있다. 이 때문에, 흑연과 도금 피막의 밀착성이 손상되고, 그 부분으로부터 부식이 발생하여, 그 근방의 도금 피막이 부풀거나 벗겨질 우려가 있다.

용탕과 접촉하는 주형 표면에 순 Fe 박판을 접착한 상태로 주탕하여 주물 표면 부근에 무흑연층을 형성하는 방법은, 미리 박판을 주물 형상에 맞추어 성형해 두고, 그것을 주형 표면에 접착하는 작업이 필요하다. 그 때문에, 적용 가능한 형상은 극히 단순한 것에 한정되며, 또한 박판을 접착하는 등의 작업에 의해, 생산성이 저하되는 문제가 있다. 주물의 화학 조성을 제어하고 합금을 첨가함으로써 주물 표면 부근에 무흑연층을 형성하는 방법은, 제품의 적용 범위를 제한하게 되므로, 요구되는 사양에 따라서는 이 방법을 채용하는 것이 불가능하다.

한편, 점결제를 포함하지 않는 주형사(鑄型砂)를 사용하는 주형 내부를 감압한 상태로 주탕을 실시하는 주형 조형법에 있어서, 주물 부근에 공기의 흐름을 만들어 제조되는 주물의 금속 조직 및 기계적 성질을 개선하는 기술이 알려져 있다. 예컨대, 특허 문헌 6에서는, 원형 부재의 차폐면에 차폐 부재를 밀착하고, 이 차폐 부재의 내측 또는 외측에 내열성 입자상 물(物)을 충전하고, 이 내열성 입자물측을 진공압으로 하여 차폐 부재를 상기 내열성 입자물측에 흡착하고, 이어서 원형 부재를 이형하여 캐비티를 형성하고, 이 캐비티 내에 용탕을 주탕하는 주조 방법에 있어서, 상기 용탕의 주탕 완료 후 상기 용탕의 표면층이 응고되기 시작하였을 때, 상기 내열성 입자물측에 공기를 도입하는 것을 특징으로 하는 주조 방법이 개시되어 있다.

또한, 특허 문헌 7에서는, 건조 상태의 규사를 사용하여 조형한 주형에 용탕을 주입하고, 주입한 용탕이 응고된 후, 용탕의 응고에 의해 이루어진 주물 소재를 포위하는 건조 상태의 규사에 공기를 관류시켜 주물 소재를 냉각하는 것을 특징으로 하는 주조법이 개시되어 있다.

이러한 기술은 주탕 후 감압 상태로 유지되는 주형에서는 공기를 통한 열전달이 원활하게 행해지지 않아서, 주형의 냉각 속도가 다른 조형법과 비교하여 현저하게 늦어지는 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 주철의 응고 온도인 1200℃ 부근에서 감압 상태를 해제하고, 대신에 대기 또는 압축 공기를 도입함으로써, 냉각 속도를 빨리 하는 효과를 얻는 것이다. 그러나, 이러한 방법은 모두 흑연의 결정화를 방지하고, 대신에 시멘타이트를 결정화하는 것을 목적으로 한 것이고, 주물 표면 부근의 탈탄(脫炭)을 목적으로 이루어진 것은 아니다. 따라서, 이러한 방법으로 제조된 주물 표면 부근에는 도금 처리 또는 법랑 처리에 악영향을 미치는 유리 시멘타이트가 존재하고 있으므로, 이러한 주물 표면에 도금 처리 또는 법랑 처리를 시공하더라도 양호한 피막은 얻어지지 않는다는 것은, 상기 특허 문헌 1 내지 5 및 비특허 문헌 1 내지 3의 내용으로부터 분명하다.

[특허문헌 1] 일본특허공개 1996－170178호 공보 [특허문헌 2] 일본특허공개 2001－200350호 공보 [특허문헌 3] 일본특허공개 2004－143552호 공보 [특허문헌 4] 일본특허공개 2015－42774호 공보 [특허문헌 5] 일본특허공개 2015－42775호 공보 [특허문헌 6] 일본특허공개 1983－224066호 공보 [특허문헌 7] 일본특허공개 1988－10062호 공보

[비특허문헌 1] 사쿠라이 야스시　「주물 법랑」 요업협회지　67집 759호　1959년 [비특허문헌 2] 요네쿠라 이사오　「주철제 주방 용품에 대한 칼라 법랑 시공 기술」 이와테현 공업 기술 센터 연구 보고 제10호　2003년 [비특허문헌 3] 요네쿠라 이사오, 사이토 히로유키　「칼라 법랑 피막의 건전성에 미치는 기지 주물의 성질과 표면 처리의 영향」 이와테현 공업 기술 센터 연구 보고 제11호　2004년

이상의 이유로 종래 기술은 모두 다양한 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 생산성 저하나 제조 비용의 상승을 초래하지 않고, 주철 주물의 사양에 관계없이 그 표면에 결함이 없는 도금 처리 또는 법랑 처리를 실시할 수 있는 주철 주물, 주철 주물의 제조 방법, 및 주철 주물 제조 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하고 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 주형사를 감압함으로써, 주형을 조형하는 공정과, 주형 내에 용탕을 주탕하는 공정과, 상기 용탕에 의해 형성되는 주물의 온도가 A₁ 변태점 이하가 될 때까지 상기 주형 내부를 감압하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 주형사를 감압하여 조형된 주형 내에 주탕을 행하고, 주철 주물을 제조하는 주철 주물 제조 설비에 있어서, 적어도 하나의 주형과, 주형을 이동시키는 프레임 이송 장치와, 주형의 정지시에 주형 내부를 감압하는 적어도 하나의 고정 흡인 장치와, 주형의 이동시에 고정 흡인 장치 대신에 주형 내부를 감압하면서 이동하는 적어도 하나의 가동 흡인 장치를 구비하고, 주형은 주탕 후의 주형 내부의 주물 온도가 A₁ 변태점 이하가 될 때까지, 프레임 이송 장치에 의한 이동과 정지를 반복하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 주형사를 감압하여 조형된 주형 내에 주탕을 행하는 주형 조형법에 있어서, 주탕 후 주형 내부의 주물 온도가 A₁ 변태점 이하가 될 때까지 주형 내부를 계속 감압함으로써 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 도금 처리 또는 법랑 처리에 악영향을 미치는 주물 표면 부근의 흑연을 산화함과 아울러 유리 시멘타이트의 발생을 막을 수 있으므로, 용이하고 저렴하게 도금 처리 또는 법랑 처리시의 결함을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 주물의 화학 조성을 제어하거나 합금을 첨가할 필요가 없으므로, 주물의 두께나 요구 품질 등에 관계없이 적용 가능하다.

도 1은 제1 실시의 형태에 따른 주철 주물 제조 설비의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 가동 흡인 장치가 프레임 이송 장치로 보내지는 주형에 추종하여 이동한 후 상태를 나타내는 모식도이다.
도 3은 원위치로 복귀한 직후의 고정 흡인 장치와 가동 흡인 장치의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 4는 제2 실시의 형태에 따른 주형 주위의 개략 단면도이다.
도 5는 제3 실시의 형태에 따른 주형 주위의 개략 단면도이다.

이하에 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 주철 주물, 주철 주물의 제조 방법, 및 주철 주물 제조 설비의 바람직한 형태를 상세하게 설명한다. 본 발명에 있어서의 주철 주물의 제조 방법은, 점결제를 포함하지 않는 주형사를 사용하는 주형을 감압하여 조형하고, 주탕 후, 주형에 내장되는 주물의 온도가 A₁ 변태점 이하가 될 때까지 주형 내부를 계속 감압하는 것이다.

본 발명은 도금 처리 또는 법랑 처리에 대해 악영향을 미치는 흑연 및 유리 시멘타이트를, 주형 내부를 계속 감압하여 주물 표면으로 공기가 계속 흐르는 상태를 만들어 산화시킴으로써, 주물 표층 부근에 무흑연층을 만드는 것을 목적으로 하고 있다. 그러기 위해서는 공석(共析) 반응이 완전히 종료하는 온도, 즉 준안정계에 있어서의 A_cm 변태점이나, 안정계에 있어서의 A₁ 변태점 이하의 온도가 될 때까지 그 상태를 유지하는 것이 필요하다. 본 발명에서는, 대상으로 하는 재질이 주철이고, 강제 급냉시키는 등 Fe－C계 2원 합금 상태도에 있어서의 준안정계의 응고 반응이 되는 조작을 행하고 있지 않으므로, 안정계의 공석 반응 완료 온도인 A₁ 변태점 이하가 될 때까지 주형 내부를 계속 감압하고 있다.

Fe의 자기 변태점인 A₂ 변태점, 결정 구조가 체심 입방 격자로부터 면심 입방 격자로 변화하는 A₃ 변태점, 및 결정 구조가 면심 입방 격자로부터 다시 체심 입방 격자로 변화하는 A₄ 변태점에서는, 각각 그 이하의 온도에서 흑연 또는 시멘타이트의 공정 또는 공석 반응이 일어난다. 그 때문에, 각각의 변태점 이하의 온도가 될 때까지 주형 내부를 계속 감압한 후에 감압 상태를 해제한다 하더라도 불충분하다.

본 발명에 있어서의 점결제를 포함하지 않는 주형사를 사용하는 주형 내부를 감압한 상태에서 주탕을 행하는 주형 조형법에는, 원형 모형판의 표면에 차폐 부재를 밀착하는 차폐 부재 밀착 공정과, 밀착한 차폐 부재 상에 조형 프레임을 놓아둠과 아울러 조형 프레임 내에 점결제를 포함하지 않는 주형사를 충전하는 공정과, 주형사의 상면을 밀폐하여 조형 프레임 내부를 진공압으로 함으로써, 차폐 부재를 주형사측에 흡착하여 차폐 부재를 성형하는 공정과, 이어서 원형 모형판을 차폐 부재로부터 이형하여 조형면을 갖는 분할 주형을 조형하는 공정과, 분할 주형과 마찬가지로 하여 조형한 또 하나의 분할 주형과 형합하여 주조 캐비티를 형성하는 공정과, 주조 캐비티 내에 용해 금속(용탕)을 주입하는 공정(주탕 공정)과, 그 후 조형 프레임 내의 진공압 상태를 해제하고 주물을 취출하는 공정을 갖는 주형 조형·주탕 프로세스인 감압 주형 조형법(이하, “V 프로세스”라 함)이 있다. 또한, 수지제 발포체로 이루어진 모형을, 점결제를 포함하지 않는 주형사에 매설하고, 내부를 감압함으로써 성형한 주형에 감압한 상태로 수지제 발포체를 용융하면서 주탕하는 소실 모형 주조법도 포함된다.

본 발명에 있어서, 탈탄층을 형성하기 위해서는 주물 표면에 항상 공기가 흐르는 상태를 만들어줄 필요가 있다. 그러나, 주형의 감압 압력을 극단적으로 대기압에 가까운 상태로 하면, 주형사가 주물 표면으로 낙하하여 버리므로 주물 표면에 항상 공기가 흐르는 상태를 만들 수 없다. 한편, 감압 압력을 극단적으로 진공에 가까운 상태로 하면, 주물 표면에 항상 공기가 흐르는 상태를 만들 수는 있지만, 용탕이 주형사 입자간의 공극에 침투하여 현저한 삽입 결함의 원인이 된다. 그 때문에, 감압 압력은 -10kPa~－70kPa 사이인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서의 주형사는 규사, 올리빈사, 크로마이트사, 지르콘사, 세라믹계 인공사 등 그 종류를 불문한다. 그러나, 감압한 상태에서 주물 표면 부근을 탈탄하기 위해서는, 주형으로서 충전하였을 때의 환기성이 높은 것이 바람직하므로, 주형사에 있어서의 53μm 미만 직경의 입자의 비율이 적은 것이 바람직하다. 주형사에 있어서의 53μm 미만의 직경의 입자 비율이 과잉인 것에서는, 주형의 환기성이 부족하고, 주물 표면 부근에 충분한 공기의 흐름이 일어나지 않아 탈탄층을 형성할 수 없다. 그 때문에, 53μm 미만의 직경의 입자 비율은 10% 이하인 것이 바람직하다.

주탕 후, 주형에 내장되는 주물의 온도가 A₁ 변태점 이하가 될 때까지의 소요 시간은 제품의 질량 및 두께에 따라 다르다. 주탕 후, 주형에 내장되는 주물의 온도가 A₁ 변태점 이하가 될 때까지 행하는데 필요한 프레임수 만큼의 고정 흡인 장치와 가동 흡인 장치를 갖는 주철 주물의 제조 설비에서는, 주형 내부의 주물(C)의 표면 온도를 직접 측정할 수 없으므로, 주물의 온도가 A₁ 변태점 이하가 될 때까지 필요로 하는 시간은, 미리 주조 조건을 설정한 후 주조 시뮬레이션에 의해 확인하거나, 또는 시험적으로 주조를 행하고, 실제로 A₁ 변태점 이하가 될 때까지의 소요 시간을 측정하여 확인해 둘 필요가 있다.

(제1 실시의 형태)

도 1은 제1 실시의 형태에 따른 주철 주물 제조 설비의 구성을 나타내는 모식도이다.

주철 주물 제조 설비(1)는 V 프로세스를 이용하여 주철 주물을 제조하는 설비이고, 점결제를 포함하지 않는 주형사를 사용하는 주형(2), 주형 정반(3), 프레임 이송 장치(4), 고정 흡인 장치(5), 및 가동 흡인 장치(6)를 구비하여 구성되어 있다. 또한 주형(2)은 조형 프레임 내부에 주형사에 의해 주형이 형성된 것이다. 여기서, 도 1은 주형(2)의 이동 직전 시점의 고정 흡인 장치(5)와 가동 흡인 장치(6)의 상태를 나타내고 있다. 주형(2)이 정지 중에는 고정 흡인 장치(5)가 각 주형(2)을 흡인하여 주형(2) 내부를 감압하고, 주형(2)이 이동할 때는 고정 흡인 장치(5)가 이탈하고, 대신에 가동 흡인 장치(6)가 주형(2)에 밀착하여 주형(2)을 흡인하여 주형(2) 내부를 감압한다. 그 후, 가동 흡인 장치(6)는 주형(2)에 추종하여 이동하고, 이동 완료 후에는 가동 흡인 장치(6)가 이탈하고, 대신에 고정 흡인 장치(5)가 주형(2)에 밀착하여 주형(2)을 흡인하여 주형(2) 내부를 감압한다. 이러한 동작을 주탕 후, 주형에 내장되는 주물의 온도가 A₁ 변태점 이하가 될 때까지 행하는데 필요한 프레임수 만큼 적어도 고정 흡인 장치(5)와 가동 흡인 장치(6)를 갖는다.

도 1에 있어서, 주형(2)은 도면의 우측에서 좌측으로 이동하는 것으로 하고, 우단의 주형(2)은 주탕 직후의 상태이고, 좌단의 주형(2)은 주탕 후, 주형에 내장되는 주물의 온도가 A₁ 변태점 이하가 될 때까지 감압된 상태에 있다. 우단의 주형(2)에 주탕 후 주형(2)을 이동시키기 위해서는, 먼저 프레임 이송 장치(4)가 각각 양단의 주형(2)을 놓아둔 주형 정반(3)에 각각 밀착하고, 양측으로부터 주형 정반(3)을 고정한다. 또한, 주형(2)은 흡인원(미도시)에 배관(7)과 연통되어 있는 고정 흡인 장치(5)가 밀착됨으로써, 감압 상태로 유지된다. 또한 흡인원(미도시)으로 자유롭게 이동하는 호스(8)와 연통되어 있는 가동 흡인 장치(6)가 주형(2)에 밀착하여 주형(2)을 감압함과 동시에, 고정 흡인 장치(5)가 이탈한다.

이어서, 프레임 이송 장치(4)가 작동하여 주형 정반(3)에 놓아둔 주형(2)(조형 프레임)를 이동시킨다. 도 2는 가동 흡인 장치(6)가 프레임 이송 장치(4)에 의해 이송되는 주형(2)에 추종하여 이동한 후의 상태를 나타내는 모식도이다. 가동 흡인 장치(6)는, 연결 기구(미도시)에 의해 프레임 이송 장치(4)와 연결되어 있으므로, 프레임 이송 장치(4)의 동작에 추종하여 이동한다. 이렇게 하여 주형(2)은 이동 중에도 가동 흡인 장치(6)에 의해 감압 상태로 유지된다.

이어서, 한 프레임 만큼의 이동이 완료되면, 좌단의 주형(2)은 반송 장치(미도시)에 의해 다음 공정인 2차 냉각 공정 또는 프레임 분리 공정으로 반송된다. 또한, 우단에는, 흡인 장치(미도시)를 구비하는 반송 장치에 의해, 전 공정인 조형 공정으로부터, 새로운 미주탕(未注湯) 프레임이 반송되어 온다. 또한 고정 흡인 장치(5)가 주형(2)에 밀착되어 주형(2)을 감압함과 동시에, 가동 흡인 장치(6)가 이탈한다. 이렇게 하여 고정 흡인 장치(5)에 의해 주형(2)의 감압 상태는 유지된다. 그 후, 프레임 이송 장치(4)에 의한 주형 정반(3)의 밀착이 해제되고, 프레임 이송 장치(4)가 원위치로 복귀하는데 추종하여 가동 흡인 장치(6)도 이동하여 원위치로 복귀한다. 도 3은 원위치로 복귀 직후의 고정 흡인 장치(5)와 가동 흡인 장치(6)의 상태를 나타내는 모식도이다.

원위치로 복귀했을 때, 프레임 이송 장치(4)와 밀착 고정되는 일련의 주형 정반(3)에 놓아둔 주형(2)의 수는, 주형의 조형에 필요한 시간인 사이클 타임과, 주탕 후 주형에 내장되는 주물의 온도가 A₁ 변태점 이하가 될 때까지의 시간에 따라 결정된다. 예컨대, 사이클 타임이 3분/프레임이고, 주조 시뮬레이션으로 확인했거나 또는 시험적으로 주조를 행하여 구한 주탕 후, 주형에 내장되는 주물의 온도가 A₁ 변태점 이하가 될 때까지의 시간이 15분이라고 한다면, 주탕 후 주형에 내장되는 주물의 온도가 A₁ 변태점 이하가 될 때까지 감압 상태로 유지할 필요가 있는 주형(2)의 수는 15÷3=5 프레임이 된다.

또한 도 3에서는, 프레임 이송 장치(4)로 밀착 고정되는 일련의 주형 정반(3)에 놓아둔 주형(2)은 모두 고정 흡인 장치(5) 및 가동 흡인 장치(6)에 의해 감압 상태로 유지된 채로 냉각되는데, 이에 한정되지 않는다. 예컨대 상기와 같이 주탕 후, 주형에 내장되는 주물의 온도가 A₁ 변태점 이하가 될 때까지 감압 상태로 유지할 필요가 있는 주형(2)의 수는 5 프레임이라고 한다면, 6 프레임째 이후는 2차 냉각 공정으로서 주형을 흡인하지 않고 프레임 이송 장치(5)에 의해 이동시켜도 무방하다.

(제2 실시의 형태)

제2 실시의 형태는 제1 실시의 형태의 주철 주물 제조 설비(1)에 있어서의 주형(2) 주위의 구성에 관한 것이다. 제2 실시의 형태에 대해 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시의 형태에 따른 주철 주물 제조 설비의 구성 중 제1 실시의 형태와 다른 부분을 설명한다. 다른 부분에 대해서는 제1 실시의 형태와 마찬가지이므로, 상술한 설명을 참조하고, 여기서의 설명은 생략한다.

주철 주물 제조 설비(1)는 주형(2), 주형 정반(3), 프레임 이송 장치(4), 고정 흡인 장치(5), 및 가동 흡인 장치(6)를 구비하여 구성되어 있다. 도 4는 제2 실시의 형태에 따른 주형(2) 주위의 개략 단면도이다. 도 4는 점결제를 포함하지 않는 주형사(9)를 사용하는 주형(2), 고정 흡인 장치(5), 온도 감지기(10), 및 제어 장치(11)로 구성되고, 온도 감지기(10)를 주형(2) 내의 주물(C)의 가장 두꺼운 부분에 삽입 접촉시킨 상태의 V 프로세스 주형을 나타내고 있다. 온도 감지기(10)는 미리 주형(2) 외의 주물(C)의 가장 두꺼운 부분의 바로 위(直上)에서 대기하고 있다. 온도 감지기(10)의 대기 위치는 제품에 따라 다르므로, 미리 기억 장치(미도시)에 각각의 가장 두꺼운 부분의 수평 방향의 위치와 기준면으로부터의 높이를 기억시켜 두고, 그 정보에 기초하여 제어 장치(11)가 온도 감지기(10)를 이동시키고 있다. 또한, 주형(2)은 고정 흡인 장치(5) 및 배관(7)을 통해 흡인원(미도시)과 연통되어 있다.

주탕이 완료되었다는 정보가 제어 장치(11)에 입력되면, 온도 감지기(10)는 삽입/이탈 장치(미도시)에 의해 주형(2) 내의 주물(C)의 가장 두꺼운 부분에 삽입 접촉된다. 이에 따라, 주물(C) 표면의 온도 정보가 제어 장치(11)에 입력된다.

온도 감지기(10)로부터의 정보로 제어 장치(11)가 주물(C)의 제품 표면 온도가 A₁ 변태점 이하에 이른 것을 감지하면, 제어 장치(11)는 고정 흡인 장치(5)를 주형(2)으로부터 이탈시키고, 감압 상태를 해제한다. 이어서, 삽입/이탈 장치(미도시)에 의해 온도 감지기(10)를 빼낸다.

주탕이 완료되었다는 정보를 제어 장치(11)에 입력하는 수단에는 특별히 제한은 없고, 예컨대 주탕 완료 후에 작업자가 제어 장치(11)에 접속되어 있는 버튼을 눌러 주탕이 완료되었다는 정보를 입력할 수도 있고, 플로우 오프 상면의 온도를 비접촉 온도계로 측정하고, 플로우 오프 상면의 온도 정보를 제어 장치(11)에서 감시하여 플로우 오프 상면이 용탕 온도까지 상승하였다면 주탕 완료로 판단하고 온도 감지기(10)를 삽입 접촉시킬 수도 있다.

(제3 실시의 형태)

제3 실시의 형태는, 제2 실시의 형태와 마찬가지로 제1 실시의 형태의 주철 주물 제조 설비(1)에 있어서의 주형(2) 주위의 구성에 관한 것이다. 제3 실시의 형태에 대해 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시의 형태에 따른 주철 주물 제조 설비의 구성 중 제2 실시의 형태와 다른 부분을 설명한다. 다른 부분에 대해서는 제2 실시의 형태와 마찬가지이므로, 상술한 설명을 참조하고 여기서의 설명은 생략한다.

주철 주물 제조 설비(1)는 주형(2), 주형 정반(3), 프레임 이송 장치(4), 고정 흡인 장치(5), 및 가동 흡인 장치(6)를 구비하여 구성되어 있다. 도 5는 제3 실시의 형태에 따른 주형(2) 주위의 개략 단면도이다. 도 5는 점결제를 포함하지 않는 주형사(9)를 사용하는 주형(2), 온도 감지기(10), 제어 장치(11), 경고등(12), 및 2방향 밸브(13)로 구성되고, 온도 감지기(10)를 주형(2) 내의 주물(C)의 가장 두꺼운 부분에 삽입 접촉시킨 상태의 V 프로세스 주형을 나타내고 있다. 온도 감지기(10)는 제2 실시의 형태와 마찬가지로 미리 주형(2) 외의 주물(C)의 가장 두꺼운 부분의 바로 위에서 대기하고 있다. 온도 감지기(10)의 대기 위치는 제품에 따라 다르므로, 미리 기억 장치(미도시)에 각각의 가장 두꺼운 부분의 수평 방향의 위치와 기준면으로부터의 높이를 기억시켜 두고, 그 정보에 기초하여 제어 장치(11)가 온도 감지기(10)를 이동시키고 있다. 또한, 주형(2)은 용이하게 착탈 가능한 호스(8)로 2방향 밸브(13)와 접속되어 있고, 2방향 밸브(13)는 배관(7)을 통해 흡인원(미도시)과 연통되어 있다.

제2 실시의 형태와 마찬가지로 주탕이 완료되었다는 정보가 제어 장치(11)에 입력되면, 삽입/이탈 장치(미도시)에 의해 주형 내부의 주물(C)의 가장 두꺼운 부분에 온도 감지기(10)를 삽입 접촉시킨다. 이에 따라, 주물(C) 표면의 온도 정보가 제어 장치(11)에 입력된다.

온도 감지기(10)로부터의 정보로 제어 장치(11)가 주물(C)의 제품 표면 온도가 A₁ 변태점 이하에 이른 것을 감지하면, 제어 장치(11)는 경고등(12)을 점등시킨다. 경고등(12)이 점등된 것을 작업자가 확인하면, 수동으로 2방향 밸브(13)를 닫고, 호스(8)를 주형(2)으로부터 뽑아내어 감압 상태를 해제한다. 이어서, 삽입/이탈 장치(미도시)에 의해 온도 감지기(10)를 뽑아낸다.

주탕이 완료되었다는 정보를 제어 장치(11)에 입력하는 수단에는 제2 실시의 형태와 마찬가지로 특별히 제한은 없고, 예컨대 주탕 완료 후에 작업자가 제어 장치(11)에 접속되어 있는 버튼을 눌러 주탕이 완료되었다는 정보를 입력할 수도 있고, 플로우 오프 상면의 온도를 비접촉 온도계로 측정하고, 플로우 오프 상면의 온도 정보를 제어 장치(11)에서 감시하여 플로우 오프 상면이 용탕 온도까지 상승하였다면 주탕 완료로 판단하여 온도 감지기(10)를 삽입 접촉시킬 수도 있다.

제1~3의 실시의 형태에서는, 모두 V 프로세스에 있어서의 예를 나타내었지만, 소실 모형 주조법의 경우에서도 설비의 구성 및 동작은 동일하다.

또한, 제1~3 실시의 형태에서는, 점결제를 포함하지 않는 주형사를 사용하였지만, 주형 내부를 감압한 상태에서 주물 표면에 공기가 계속 흐르는 상태를 만들 수 있는 한, 미량의 점결제가 주형사에 포함되어 있을 수도 있다.

상기 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명은 주조 후 그 표면에 도금 처리 또는 법랑 처리를 실시하는 주철 주물의 제조 방법에 있어서, 점결제를 포함하지 않는 주형사를 사용하고, 주형 내부를 감압한 상태에서 주탕을 실시하는 주형 조형법을 이용하여 주탕 후, 주형에 내장되는 주물의 온도가 A₁ 변태점 이하가 될 때까지 주형 내부를 계속 감압하므로, 항상 주물 표면을 공기가 흐르는 상태로 된다. 그 때문에, 고온 상태의 주물에 있어서, 표면 부근에 존재하는 흑연은 신속하게 산화되므로, 주물 표면 부근에 탈탄층이 형성된다. 한편, 주형은 감압된 상태이므로, 급냉에 의해 발생하는 유리 시멘타이트도 발생하지 않는다. 그 때문에, 도금 처리나 법랑 처리를 실시할 때 악영향을 미치는 주물 표면 부근의 이상 조직은 형성되지 않으므로, 본 발명의 효과가 당업자에게 있어 막대한 것임은 명백하다.

1　주철 주물 제조 설비
2　주형
3　주형 정반
4　프레임 이송 장치
5　고정 흡인 장치
6　가동 흡인 장치
7　배관
8　호스
9　주형사
10　온도 감지기
11　제어 장치
12　경고등
13　2방향 밸브

Claims (10)

1. 주형사(鑄型砂)를 감압함으로써, 주형을 조형하는 공정과,
   주형 내에 용탕을 주탕하는 공정과,
   상기 용탕에 의해 형성되는 주물의 온도가 A₁ 변태점 이하가 될 때까지 상기 주형 내부를 감압하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 주철 주물의 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 주형사는 점결제를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 주철 주물의 제조 방법.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 주형 내부의 압력을 －10kPa~－70kPa 사이에서 유지하는 것을 특징으로 하는 주철 주물의 제조 방법.
4. 청구항 1~3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 점결제를 포함하지 않는 주형사에 있어서의 53μm 미만의 직경의 입자 비율은 10% 이하인 것을 특징으로 하는 주철 주물의 제조 방법.
5. 주형사를 감압하여 조형된 주형 내에 주탕을 행하여, 주철 주물을 제조하는 주철 주물 제조 설비에 있어서,
   적어도 하나의 주형과,
   상기 주형을 이동시키는 프레임 이송 장치와,
   상기 주형의 정지시에 상기 주형 내부를 감압하는 적어도 하나의 고정 흡인 장치와,
   상기 주형의 이동시에, 상기 고정 흡인 장치 대신에 상기 주형 내부를 감압하면서 이동하는 적어도 하나의 가동 흡인 장치를 구비하고,
   상기 주형은 주탕 후의 주형 내부의 주물 온도가 A₁ 변태점 이하가 될 때까지, 상기 프레임 이송 장치에 의한 이동과 정지를 반복하는 것을 특징으로 하는 주철 주물 제조 설비.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 주형이 복수 존재하고,
   상기 프레임 이송 장치가 복수의 상기 주형을 동시에 이동시키며,
   상기 고정 흡인 장치 및 상기 가동 흡인 장치를 적어도 상기 주형과 같은 수만큼 구비하는 것을 특징으로 하는 주철 주물 제조 설비.
7. 청구항 5 또는 6에 있어서,
   상기 주물의 제품 표면 온도를 측정하는 온도 감지기와,
   상기 주물의 제품 표면 온도가 A₁ 변태점 이하에 도달한 시점에서, 상기 고정 흡인 장치를 상기 주형으로부터 이탈시켜 감압 상태를 해제하도록 제어하는 제어 장치를 더 구비한 것을 특징으로 하는 주철 주물 제조 설비.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 온도 감지기는 상기 주형 내부의 주물의 가장 두꺼운 부분에 접촉하도록 상기 주형 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 주철 주물 제조 설비.
9. 청구항 7 또는 8에 있어서,
   상기 제어 장치의 지시에 의해 점등되는 경고등을 더 구비한 것을 특징으로 하는 주철 주물 제조 설비.
10. 주형사를 감압하여 조형된 주형 내에 주탕을 행하는 주형 조형법에 있어서, 주탕 후 상기 주형 내부의 주물 온도가 A₁ 변태점 이하가 될 때까지 상기 주형 내부를 감압함으로써 제조되는 주철 주물.

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