KR20190092674A - 시브이 흑연 주철 인고트 주형 - Google Patents

시브이 흑연 주철 인고트 주형 Download PDF

Info

Publication number
KR20190092674A
KR20190092674A KR1020180011716A KR20180011716A KR20190092674A KR 20190092674 A KR20190092674 A KR 20190092674A KR 1020180011716 A KR1020180011716 A KR 1020180011716A KR 20180011716 A KR20180011716 A KR 20180011716A KR 20190092674 A KR20190092674 A KR 20190092674A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ingot mold
sieve
cast iron
weight
content
Prior art date
Application number
KR1020180011716A
Other languages
English (en)
Inventor
권해욱
최병준
권영철
김효민
Original Assignee
영남대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 영남대학교 산학협력단 filed Critical 영남대학교 산학협력단
Priority to KR1020180011716A priority Critical patent/KR20190092674A/ko
Publication of KR20190092674A publication Critical patent/KR20190092674A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/06—Ingot moulds or their manufacture
    • B22D7/066—Manufacturing, repairing or reinforcing ingot moulds
    • B22D7/068—Manufacturing, repairing or reinforcing ingot moulds characterised by the materials used therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C37/00—Cast-iron alloys
    • C22C37/04—Cast-iron alloys containing spheroidal graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C37/00—Cast-iron alloys
    • C22C37/10—Cast-iron alloys containing aluminium or silicon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

본 발명의 일실시예는 수명을 향상시킨 시브이 인고트 주형을 제공한다. 이때, 상기 시브이 인고트 주형은 탄소(C), 규소(Si), 마그네슘(Mg) 및 철(Fe)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 마그네슘의 함량은 전체 중량 대비 0.01 중량% 내지 0.025 중량%인 것을 특징으로 한다. 상기 시브이 인고트 주형은 편상흑연주철 및 구상흑연주철의 중간 성질을 가짐으로 인해, 열적 피로도 내성, 높은 인장강도, 항복강도 및 연신율 특성을 지님으로써, 종래 회주철 인고트 주형보다 사용 수명이 증가한 것을 특징으로 한다.

Description

시브이 흑연 주철 인고트 주형 {C.V. graphite cast iron ingot mold}
본 발명은 인고트 주형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내구성을 강화시킨 인고트 주형에 관한 것이다.
인고트 주형은 용해된 금속을 주입하여 주물을 만드는 데 사용하는 틀로서 주입하는 것의 온도에 따라 적정한 내열재료로 만든다. 상기 주형에는 모래, 금속, 철강이 사용되며 주로 회주철이 사용되어 왔다.
시브이 흑연주철(Compacted/Vermicular graphite)은 편상 흑연(flake graphite)과 구상 흑연(spheroidal graphite)의 중간 형태의 흑연조직을 가지는 흑연주철이다.
회주철은 편상 흑연주철이라고도 하며, 흑연 결정의 기저면(basal plane)내의 방향으로 열전도도가 크다. 또한, 편상흑연은 날카로운 끝부분 주위의 기지 금속 내에서 응력집중으로 인한 국부적인 디스로케이션 이동에 의한 소성변형이 일어나 변형에너지(strain energy)를 흡수하기 때문에 진동 흡수능이 좋다. 또한 흑연은 취성이 커서 기계 가공할 때 잘 부스러지기 때문에 회주철의 기계가공성은 우수하다. 그러나, 편상 흑연은 공정 셀 내에서 서로 연결되어 있어 그 끝이 날카롭다. 따라서 인장 응력이 걸렸을 때 응력집중을 야기 시켜 강도, 인성 및 연성과 같은 기계적 성질을 감소시킨다는 문제점이 있다.
구상흑연주철은 둥글고 서로 연결되어 있지 않다. 따라서 세 종류의 주철 가운데 기계적 성질이 가장 우수하다. 그러나 열전도도와 진동 흡수능은 낮고 기계가공성은 가장 나쁘다.
시브이 흑연은 편상 흑연과 마찬가지로 공정 셀 내에서 서로 연결되어 있으나 그 끝이 편상 흑연에 비하여 날카롭지 않고 더 둥글어서 응력집중은 더 작게 일어난다. 따라서 시브이 흑연주철의 열전도도와 기계가공성은 회주철과 비슷한 정도이나 인장강도 및 연성과 같은 기계적 성질은 회주철 보다 우수하고, 구상흑연주철보다 열전도도가 더 좋으며 기계적 성질은 구상흑연주철에 가깝다. 이와 같은 특성으로 인하여 시브이 흑연주철은 열피로저항(thermal fatigue resistane)이 우수하다는 장점이 있다. 따라서 종래의 기계적 성질 및 열피로 저항이 약한 회주철 주형을 대신할 수 있는 시브이 흑연주철 주형에 대한 개발이 요구되고 있다.
대한민국등록특허 제10-1521851호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 시브이 흑연주철을 사용하여 수명을 향상시킨 인고트 주형을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 시브이 인고트 주형을 제공한다.
이때, 상기 시브이 인고트 주형은 탄소(C), 규소(Si), 마그네슘(Mg) 및 철(Fe)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 마그네슘의 함량은 전체 중량 대비 0.01 중량% 내지 0.025 중량%인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 탄소(C)의 함량은 전체 중량 대비 3.3중량% 내지 3.7 중량%인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 규소(Si)함량은 2.2 중량% 내지 2.6 중량% 인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 시브이 인고트 주형의 흑연 구상화율이 30% 내지 65%인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 마그네슘의 함량은 전체 중량 대비 0.015 중량% 내지 0.025 중량%인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 시브이 인고트 주형의 인장강도는 400N/mm2 이상인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 시브이 인고트 주형의 항복강도는 300N/mm2 이상인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 시브이 인고트 주형의 연신율은 1% 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 종래 회주철 인고트 주형보다 수명이 증대된 시브이 인고트 주형을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형의 사진이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형을 설명한다.
상기 시브이(CV) 인고트 주형은 컴팩트(Compact) 흑연주철 인고트 주형 또는 버미큘라(Vermicular) 흑연주철 인고트 주형을 뜻한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형의 사진이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 시브이 인고트 주형을 제공한다.
이때, 상기 시브이 인고트 주형은 탄소(C), 규소(Si), 마그네슘(Mg) 및 철(Fe)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 마그네슘의 함량은 전체 중량 대비 0.01 중량% 내지 0.025 중량%인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 마그네슘 함량이 0.01 중량% 미만일 경우, 낮은 마그네슘 함량으로 인해 구상화율이 저하될 수 있다.
이때, 상기 마그네슘 함량이 0.025 중량%를 초과할 경우, 높은 마그네슘 함량으로 인해 구상화율이 증가하여 구상흑연주철이 제조될 수 있다.
바람직하게는, 상기 탄소(C)의 함량은 전체 중량 대비 3.3중량% 내지 3.7 중량%인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 탄소 함량이 3.3 중량% 미만일 경우, 낮은 탄소 함량으로 인해 흑연의 구상화에 따른 열전도도 저하 및 기계가공성이 낮아질 수 있다.
이때, 상기 탄소 함량이 3.7 중량%를 초과할 경우, 높은 탄소 함량으로 인해 취성이 증가하여 내구성이 저하될 수 있다.
바람직하게는, 상기 규소(Si)함량은 2.2 중량% 내지 2.6 중량% 인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 규소 함량이 2.2 중량% 미만일 경우, 낮은 규소 함량으로 인해 냉각시 수축률 증가로 인해 내구성이 저하될 수 있다.
이때, 상기 규소 함량이 2.6 중량%를 초과할 경우, 높은 규소 함량으로 인해 흑연화가 과다하게 촉진될 수 있다.
바람직하게는, 상기 시브이 인고트 주형의 흑연 구상화율이 30% 내지 65%인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 구상화율이 30% 미만일 경우, 낮은 구상화율로 인해 인장강도, 항복강도 또는 연신율과 같은 기계적 성질이 저하될 수 있다.
이때, 상기 구상화율이 65%를 초과할 경우, 높은 구상화율로 인해 열전도도 또는 기계가공성이 저하될 수 있다.
바람직하게는, 상기 마그네슘의 함량은 전체 중량 대비 0.015 중량% 내지 0.025 중량%인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 마그네슘 함량이 0.015 중량% 미만일 경우, 낮은 마그네슘 함량으로 인해 구상화율이 저하될 수 있다.
이때, 상기 마그네슘 함량이 0.025 중량%를 초과할 경우, 높은 마그네슘 함량으로 인해 구상화율이 증가하여 구상흑연주철이 제조될 수 있다.
이때, 상기 시브이 인고트 주형의 인장강도는 400N/mm2 이상인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 시브이 인고트 주형의 항복강도는 300N/mm2 이상인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 시브이 인고트 주형의 연신율은 1% 이상인 것을 특징으로 한다.
주철은 보통 Ar점(723°C) 상하의 고온으로 가열과 냉각을 반복하면 강도나 수명이 저하된다. 이를 주철의 성장이라고 하는데, 고온의 용탕을 담고 냉각하여 잉곳을 제조하는 금속 주형의 사용시 이는 주형의 수명 저하 원인이 된다.
이러한 주철의 성장을 방지하기 위한 방법의 일환으로 편상 흑연을 구상화하는 방법이 있다. 그러나 주철의 흑연을 완전히 구상화 할 경우에는 열전도도와 진동 흡수능이 떨어지며 기계가공성이 저하된다는 문제점이 있다.
따라서, 편상흑연주철의 장점인 높은 열전도도 및 기계가공성을 유지하되 주철의 성장을 방지하기 위해서는 편상흑연주철과 구상흑연주철의 중간 성질을 가지는 시브이 흑연주철(Compacted/Vermicular graphite)을 이용하여 인고트 주형을 제조하는 것이 바람직하다.
시브이 흑연주철은 편상 흑연과 마찬가지로 공정 셀 내에서 서로 연결되어 있으나 그 끝이 편상 흑연에 비하여 날카롭지 않고 더 둥글어서 응력집중은 더 작게 일어난다. 따라서 시브이 흑연주철의 열전도도와 기계가공성은 회주철과 비슷한 정도이나 인장강도 및 연성과 같은 기계적 성질은 회주철 보다 우수하고, 구상흑연주철보다 열전도도가 더 좋으며 기계적 성질은 구상흑연주철에 가깝다. 이와 같은 특성으로 인하여 시브이 흑연주철은 열피로저항(thermal fatigue resistane)이 우수하다는 장점이 있다. 이러한 시브이 흑연주철은 인고트 주형에 적용하기에 적합하다고 할 수 있다.
제조예
<실시예 1>
본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형을 제조하였다.
이때, 상기 시브이 인고트 주형의 탄소함량은 3.5중량%를 목표로 하였으며, 규소 함량은 2.4중량%를 목표로 하였다.
먼저, 시브이 인고트 주형의 제조를 위해 산업 현장에서의 냉각 거동과 비슷한 거동을 보일 것이라 예상되는 후단면 사형 주형을 제조하였다.
다음, 탄소 함량이 각각 4.50중량% 및 0.03중량%인 주물선과 강 고철을 용해하였다.
이때, 탄소의 목표 조성을 3중량% 내지 4중량%로 조절하기 위해 가탄제를 첨가하였다.
이때, 황을 첨가하는 경우에는 용탕이 얻어진 후 구상화 처리 시 구상화제와 황화철을 동시 첨가하였다.
이때, 2중량% 내지 3중량%의 최종 주조품의 규소 함량을 얻기 위하여 규소 함량이 75중량%인 페로실리콘을 노 중 용탕에 첨가하여 규소 함량을 조절하였다.
다음, 용탕의 온도가 약 1,450℃에 도달하였을 때 시험 주조품 중 잔류 마그네슘 함량을 변화시키기 위하여 노 중 용탕에 5.0중량%Mg-Fe-Si 합금을 플런징 하는 방법으로 구상화 처리하였다.
이때, 구상화제 종류의 영향을 시험하는 경우에도 같은 방법으로 용탕 처리하였다.
다음, 슬럭스를 사용하여 용탕 표면의 슬래그를 제거하고 레이들에 출탕하였다.
이때, 용탕의 최종 목표 규소 함량을 얻기 위하여 규소 함량을 0.26중량% 증가시키는 방법으로 후접종 처리하였다.
이때, 상기 후접종을 위한 접종제로는 직경 약 1 ~ 3 mm 크기의 입자형 2.0중량%Ba-Fe-Si 합금을 사용하였다.
용해 시 사용한 장입물, 용탕 처리제 및 합금 원소 첨가제의 화학 조성은 하기 표 1에서 보이는 바와 같다.
다음, 후접종 처리한 용탕의 온도를 측정한 후 주형에 주입하였다.
이때, 주입 온도는 1,350 ~ 1,370℃의 범위에서 거의 일정하였다.
다음, 주입된 주형의 주입구에 발열제를 뿌렸다.
이때, 구리 판 위에 놓여 있는 금형에 소형 레이들을 이용하여 용탕을 주입하여 화학조성 분석용 시편을 얻었다.
다음, 주입된 용탕이 완전히 응고되고 상온으로 냉각한 후 탈사하여 본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형의 시험 주조품을 얻었다.
Figure pat00001
<실시예 2>
본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형 시제품을 제조하였다.
이때, 목표 조성은 3.5wt%C-2.4wt%Si 및 잔류 마그네슘 함량은 0.010wt%로 하여 제조하였다.
이때, 구상화제는 상용 시브이 흑연 주철용 용탕처리제인 Cievloy를 사용하여 용해 및 주조 하였다.
먼저, 10톤 용량의 중주파 유도 용해로를 이용하여 탄소함량은 약 4.20wt%의 주물용 선철을 약 30% 그리고 탄소함량이 0.005wt%의 강 고철을 약 70% 장입하여 용해하였다.
다음, 5톤 용량의 레이들에 출탕하였으며, 출탕온도는 1,510℃였다.
이때, 출탕 시 샌드위치 법으로 구상화 처리를 하였으며, Cievloy를 사용하여 규소 함량을 용탕 중량의 0.37wt%을 첨가하였다.
다음, 구상화 반응이 끝난 후 레이들 중 용탕 표면의 슬래그를 제거하였다.
다음, 규소 함량 0.26wt% 증가시키는 방법으로 후 접종 처리하였다.
다음, 약 1,400 ℃의 온도에서 시브이 인고트 주형에 용탕을 주입하였으며, 소형 레이들을 이용하여 화학 조성 분석용 칠 시편을 얻기 위한 금형에 용탕을 주입하였다.
다음, 완전히 응고가 일어난 후 상온에서 탈사하여 본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형의 시제품을 제조하였다.
상기 시편을 이용하여 상기 본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형의 시제품을 분석하고, 그 결과를 표 8에 나타내었다.
실험예
상기 본 발명의 일실시예에 따른 실시예 1에 의하여 제조된 시브이 인고트 주형을 분석하였다.
<실험예 1>
구상화제 단독 첨가의 영향, 구상화 저해 원소인 황의 동시 첨가의 영향 및 구상화제 종류의 영향을 분석하기 위해 상기 본 발명의 일실시예에 따른 실시예1에 의해 시브이 인고트 주형을 제조 후 분성용 시편을 이용하여 화학조성을 분석하였다.
Figure pat00002
표 2를 참조하면, 상기 실시예 1에 의해 제조된 본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형의 탄소, 규소 및 마그네슘 함량이 목표 조성과 실험오차 범위 내에서 근접하였다. 이때, 5%Mg-Fe-Si를 구상화제로 사용한 경우는 잔류 마그네슘 함량이 0.025중량% 부근일때 가장 목표 조성에 근접하고, Cievloy를 구상화제로 사용한 경우에는 잔류 마그네슘 함량이 0.01중량%일때 가장 근접하였다.
<실험예 2>
본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형의 구상화제에 따른 화학조성 (중량%) 및 재현성을 분석하였다.
Figure pat00003
표 3을 참조하면, 각각 최적 조성이라 판단된 5%Mg-Fe-Si를 구상화제로 사용한 경우 잔류 마그네슘 함량 0.025중량%를 목표로 하고, Cievloy를 구상화제로 사용한 경우 잔류 마그네슘 함량 0.01중량%를 목표로 하여 재현성을 시험한 결과, 각각의 경우에 시험오차범위 내에서 재현성이 성립됨을 알 수 있다.
<실험예 3>
본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형의 미세조직적 특성을 분석하기 위해 상기 실시예 1에 의해 제조된 화학 조성 분석용 시편의 표면을 연마지를 사용하여 100번 연마한 후 에미션 스펙트로미터를 이용하여 분석하였다.
또한, 상기 실시예 1에 의해 제조된 시브이 인고트 주형 주조품을 탈사 및 절단하여 25mm 내지 75mm의 범위에서 25mm 간격으로 두께를 변화시킨 계단형 시험 주조품을 절단하여 각 층으로부터 가로 및 세로 각각 25mm 및 길이가 85mm인 인장 시험가공용 봉형 시편을 얻고 남은 부분에서 각층의 주입구로부터 먼쪽의 가운데 부분에서 가로와 세로가 각각 10mm 그리고 두께가 5mm인 미세 조직 관찰용 시편을 얻었다.
또한, 상기 시편의 관찰면을 다이아몬드 슬러리로 1㎛ 등급까지 세연마 하였다. 또한, 상기 시편을 3.0%나이탈 용액으로 부식시킨 후의 기지 조직을 광학 현미경으로 관찰하였다. 그리고 화상분석 장치를 이용하여 구상화율 및 기지 조직 중 펄라이트 부피 준률을 측정하였다.
이때, 모든 경우에 시편 상에서 5곳의 위치를 선정하여 측정하고 최대 및 최소값을 제외한 세 값의 평균값을 얻었다.
상기 실험예 3의 분석결과는 하기 표 4에 나타내었다.
<실험예 4>
본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형의 기계적 성질을 분석하기 위해 상기 실시예 1에 의해 제조된 시브이 인고트 주형 주조품을 탈사 및 절단하여 25mm 내지 75mm의 범위에서 25mm 간격으로 두께를 변화시킨 계단형 시험 주조품을 절단하여 각 층으로부터 가로 및 세로 각각 25mm 및 길이가 85mm인 인장 시험가공용 봉형 시편을 얻었다. 상기 봉형 시편의 가운데 부분에서 얻은 시편의 가운데 면을 브리넬 경도(BHN) 시험하였다.
또한, 각 층으로부터 얻은 3개의 봉형 시편을 기계 가공하여 직경과 표점 거리가 각각 6.25mm 및 25.mm인 서브사이즈 인장 시편을 얻어 인장 시험 하였다. 상기 인장 시험은 상기 서브사이즈 인장시편을 STS 316L 스테인레스강 치구와 조립하여 만능 재료시험기에 장착시킨 후 분당 1mm의 크로스 헤드 속도 조건에서 시험하였다.
또한, 투영기를 이용하여 상기 인장 시험 수행 전후의 상기 서브사이즈 인장 시편의 단면 직경과 표점거리를 측정하여 항복 및 인장 강도 그리고 연신율 값을 계산하였다. 이때, 각 값은 3회 시험하여 평균값을 얻었다.
상기 실험예 4의 결과값은 하기 표 4에 나타내었다.
Figure pat00004
표 4를 참조하면, 잔류 마그네슘 함량이 0.025를 초과한 경우에 구상화율이 급격히 증가하여 구상흑연주철이 형성됨을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형의 잔류 마그네슘 함량은 0.01중량% 내지 0.025중량%인 것을 확인할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형의 구상화율을 높이기 위해 잔류 마그네슘 함량 0.015중량% 내지 0.025중량%를 목표로 할 수 있다.
<실험예 5>
본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형의 흑연 구상화율 및 기계적 성질에 미치는 구상화제인 마그네슘과 구상화 저해 원소인 황의 동시 첨가 영향을 시험하였다. 이때, 잔류 마그네슘은 구상흑연주철 조직을 얻을 수 있는 함량인 0.040중량%로 일정하게 첨가하고, 황 첨가량은 0.02 ~ 0.04중량% 범위에서 0.01중량% 간격으로 변화시켜 시험하였으며 그 결과는 하기 표 5에 나타내었다.
Figure pat00005
표 5를 참조하면, 황 첨가량이 증가함에 따라 구상화율과 기계적 성질은 감소하였다. 이는 상기 표 2에서 보이는 바와 같이 잔류 마그네슘 함량은 구상화율 약 90% 이상의 구상흑연주철 조직을 얻을 수 있는 함량인 0.040중량%로 일정하게 첨가하였으나 황 첨가에 따른 탈황 반응으로 황 첨가량이 0.020중량%, 0.030중량% 및 0.040중량%로 증가함에 따라 각각 잔류 마그네슘 함량이0.036중량%, 0.025중량% 및 0.021중량%로 감소하였으며 탈황제 역할을 하는 마그네슘이 감소함에 따라 본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형의 구상화율 및 기계적 성질이 감소한 것으로 판단된다.
<실험예 6>
본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형의 물성에 대한 구상화제의 종류에 따른 영향을 분석하기 위해 상업용 시브이 주철 생산용 구상화제인 Cievloy를 사용하여 시험 주조품의 구상화율과 기계적 성질에 미치는 구상화제 종류의 영향을 시험하였다. 이때, 0.010wt% 내지 0.030wt% 범위에서 0.010wt% 간격으로 잔류 마그네슘 함량을 조절하여 시험하였으며, 그 결과는 표 6에 나타내었다.
Figure pat00006
표 6을 참고하면, 시브이 인고트 주형을 제조하기 위해 상기 Cievloy를 이용할 경우, 잔류 마그네슘 함량이 0.010중량%인 경우에 구상화율이 50%에 근접하므로 잔류 마그네슘 함량이 0.010중량%인 경우가 최적 조성임을 알 수 있다.
<실험예 7>
본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형의 물성에 대한 구상화제의 종류에 따른 영향을 분석하기 위해 범용 구상화제(5%Mg-Fe-Si)에서 최적 조건으로 판단된 0.025%Mg와 상용 구상화제(Cievloy)에서 최적 조건으로 판단된 0.010%Mg의 두가지 조건에서 3회에 걸친 재현성 시험을 통하여 최종 시제품 제작하기 위한 최적 조성을 선택하였다. 그 결과는 표 7에서 나타내었다.
Figure pat00007
표 7을 참조하면, Cievloy를 구상화제로 이용한 경우 단면 두께의 변화에 따른 구상화율의 편차가 적은 것을 알 수 있다. 이는 상업용 시브이 주철 생산용 구상화제인 Cievloy 중에는 희토류(RE, rare earth resources) 원소가 들어있으며 희토류 원소는 마그네슘에 비하여 감쇄 현상이 상대적으로 작아 단면 두께의 변화에 따른 구상화율의 편차가 작았던 것으로 사료된다.
종합적으로 검토해 볼 때, 시브이 인고트 주형을 제작하기 위한 최적 조성은 탄소(C) 함량은 3 중량% 내지 4 중량%이고, 규소(Si)함량은 2 중량% 내지 3 중량%이고, 마그네슘(Mg) 함량은 0.001 중량% 내지 0.035 중량%로 판단되었다.
Figure pat00008
표 8은 상기 실시예 2에 의해 제조된 본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형의 시제품을 분석한 표이다. 표 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형의 시제품은 높은 인장강도, 항복강도 및 연신율를 가지는 것을 알 수 있다. 또한 200이상의 경도를 가지며, 평균 구상화율은 36%로 시브이 흑연주철의 특성을 가지기 위한 구상화율인 35% 내지 50% 범위를 만족한다.
본 발명의 일실시예에 따른 시브이 인고트 주형은 편상흑연주철 및 구상흑연주철의 중간 성질을 가짐으로 인해, 열적 피로도 내성, 높은 인장강도, 항복강도 및 연신율 특성을 지님으로써, 종래 회주철 인고트 주형보다 사용 수명이 증가한 인고트 주형을 제공할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. 탄소(C), 규소(Si), 마그네슘(Mg) 및 철(Fe)을 포함하고, 상기 마그네슘의 함량은 전체 중량 대비 0.01 중량% 내지 0.025 중량%인 것을 특징으로 하는 시브이 인고트 주형.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄소(C)의 함량은 전체 중량 대비 3.3중량% 내지 3.7 중량%인 것을 특징으로 하는 시브이 인고트 주형.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 규소(Si)함량은 2.2 중량% 내지 2.6 중량% 인 것을 특징으로 하는 시브이 인고트 주형.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시브이 인고트 주형의 흑연 구상화율이 30% 내지 65%인 것을 특징으로 하는 시브이 인고트 주형.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마그네슘의 함량은 전체 중량 대비 0.015 중량% 내지 0.025 중량%인 것을 특징으로 하는 시브이 인고트 주형.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 시브이 인고트 주형의 인장강도는 400N/mm2 이상인 것을 특징으로 하는 시브이 인고트 주형.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 시브이 인고트 주형의 항복강도는 300N/mm2 이상인 것을 특징으로 하는 시브이 인고트 주형.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 시브이 인고트 주형의 연신율은 1% 이상인 것을 특징으로 하는 시브이 인고트 주형.
KR1020180011716A 2018-01-31 2018-01-31 시브이 흑연 주철 인고트 주형 KR20190092674A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180011716A KR20190092674A (ko) 2018-01-31 2018-01-31 시브이 흑연 주철 인고트 주형

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180011716A KR20190092674A (ko) 2018-01-31 2018-01-31 시브이 흑연 주철 인고트 주형

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190092674A true KR20190092674A (ko) 2019-08-08

Family

ID=67613393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180011716A KR20190092674A (ko) 2018-01-31 2018-01-31 시브이 흑연 주철 인고트 주형

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190092674A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101521851B1 (ko) 2013-09-04 2015-05-22 주식회사 한전금속 시브이(cv) 흑연주철과 시브이(cv) 구상화제를 적용한 유압주조품 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101521851B1 (ko) 2013-09-04 2015-05-22 주식회사 한전금속 시브이(cv) 흑연주철과 시브이(cv) 구상화제를 적용한 유압주조품 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102223539B1 (ko) 구상 흑연 주철
US8372335B2 (en) Austenitic ductile cast iron
CN107604239B (zh) 一种灰铸铁材料及铸造方法和用途
Xiao et al. Microstructure and mechanical properties of ductile cast iron in lost foam casting with vibration
Borsato et al. Effect of in-mould inoculant composition on microstructure and fatigue behaviour of heavy section ductile iron castings
JP2594441B2 (ja) 快削性高温低熱膨張鋳造合金の製造方法
Khodaverdizadeh et al. Effects of applied pressure on microstructure and mechanical properties of squeeze cast ductile iron
CN110273447A (zh) 挖掘机斗齿及其制造方法
Ribeiro et al. Influence of different concentrations of silicon, copper and tin in the microstructure and in the mechanical properties of compacted graphite iron
Pratheesh et al. Study on the effects of squeeze pressure on mechanical properties and wear characteristics of near-eutectic Al–Si–Cu–Mg–Ni piston alloy with variable Cu content
KR102219893B1 (ko) 오스템퍼드 구상흑연주철 후크 및 이의 제조방법
Liu et al. Effect of carbon equivalent on thermal and mechanical properties of compacted graphite cast iron
Fatahalla Microstructure, mechanical properties, toughness, wear characteristics and fracture phenomena of austenitised and austempered low-alloyed ductile iron
KR20190092674A (ko) 시브이 흑연 주철 인고트 주형
Basso et al. Influence of section size on dual phase ADI microstructure and properties: comparison with fully ferritic and fully ausferritic matrices
Upadhyaya et al. Effect of some inoculants on the structure and properties of thin wall ductile iron
Ahmad et al. Microstructure and mechanical properties of austenitic compacted cast iron with additive manganese
Seidu et al. Influence of heat treatment on the microstructure and hardness property of inoculated grey cast iron
Soedarsono et al. Effect of the austempering process on thin wall ductile iron
Górny et al. Role of Titanium in Thin Wall Vermicular Graphite Iron Castings Production
Darmawan et al. Effect of magnesium on the strength, stiffness and toughness of nodular cast iron
Gupta et al. Preparation effect of mould systems on microstructure and mechanical properties of spheroidised graphite iron
CN112126845A (zh) 汽车转向器壳体qt500-14固溶强化铁素体球铁及其生产方法
El Soeudy The effect of graphite aspect ratio on the mechanical and microstructural properties of cast iron
Wu et al. Effects of inclusion particles on the microstructure and mechanical properties of high strength austempered ductile iron

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment