KR970009509B1 - Making method of bi-free cutting steel - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 종래 쾌삭강의 제조공정을 나타내는 개요도.1 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a conventional free cutting steel.
제2도는 종래의 방법에 의해 비스므스가 첨가되는 수강 래들내의용강 유동상태를 나타내는 도시적인 단면도.2 is an illustrative cross-sectional view showing the molten steel flow state in the steel ladle to which bismuth is added by a conventional method.
제3도는 본 발병에 의한 쾌삭강의 제조공정을 나타내는 개요도.3 is a schematic diagram showing a manufacturing process of free cutting steel according to the present invention.
제4도는 제3도중 A부의 상세 확대도.4 is a detailed enlarged view of part A of FIG.
제5도는 본 발명의 방법으로 제조된 쾌삭강의 조직 모식도.5 is a schematic diagram of the structure of the free cutting steel produced by the method of the present invention.
제6도는 주조시간에 따르는 강증의 비스므스 농도의 변화를 나타내는 선도.FIG. 6 is a graph showing the variation of the strength of the bismuth concentration with increasing casting time.
제7도는 쾌삭강의 피삭성 편차를 나타내는 선도.7 is a diagram showing machinability deviation of free cutting steel.
제8도는 비스므스 투입 후의 반응시간에 따른 실수율의 변화를 나타내는 선도.8 is a graph showing the change of the real rate according to the reaction time after the injection of bismuth.
제9도는 종래기술과 본 발명에 의해 제조되는 비스므스 합금의 실수율 변화를 나타내는 선도.9 is a diagram showing the change in real rate of the bismuth alloy produced by the prior art and the present invention.
제10도는 용강내에 비스므스를 투입할 경우 용강의 온도변화를 나타내는 선도이다.10 is a diagram showing the temperature change of molten steel when bismuth is injected into the molten steel.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
20 : 전로 22 : 래들20: converter 22: ladle
24 : 노즐 26 : 턴디쉬24: nozzle 26: tundish
28 : 댐 30 : 용강가열실28: dam 30: molten steel heating room
32 : 플라즈마 토오치 34 : 투입관32: plasma torch 34: input tube
36 : 비스므스 40 : 쾌삭강 입자36: bismuth 40: free cutting steel particles
42 : 액상박막 T : 연속측온계42: liquid thin film T: continuous thermometer
산업상의 이용분야Industrial use
본 발명은 비스므스 쾌삭강의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 턴디쉬의 프라즈마 용강가열실에 설치된 투입관을 통해 불활성 분위기의 밀폐가열 상태하에서 비스므스를 투입함으로써, 비스므스가 균일한 농도로 용강에 함유되게 하는 비스므스 쾌삭강의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing bismuth free-cutting steel, and more particularly, by inputting bismuth in an inert atmosphere in a closed heating state through an input tube installed in a tungsten plasma heating chamber of a tundish, the bismuth has a uniform concentration. A method for producing bismuth free cutting steel to be contained in molten steel.
종래기술Prior art
일반적으로 가공시 피삭성이 우수하도록 제조되는 쾌삭강은 강에 유황(S)이나, 납(Pb)을 첨가하여 높은 쾌삭강을 갖게 한다.In general, the free-cutting steel manufactured to have excellent machinability in processing has high free-cutting steel by adding sulfur (S) or lead (Pb) to the steel.
이는 강에 첨가된 유황이나 납이 조직입계에 유화물 및 납화물로 석출되고, 쾌삭강의 가공시 상기 유화물 및 납화물이 융점이 낮은 그 특성에 따라 쾌삭강의 가공열에 의해 용융되어 좋은 쾌삭강을 발하게 되는 것이다.This means that sulfur or lead added to the steel precipitates as emulsions and lead-acids at the grain boundaries, and when processing the high-cutting steel, the emulsion and lead are melted by the processing heat of the free-cutting steel according to its low melting point, thereby producing a good free-cutting steel. .
한편, 상기한 유화물과 납화물을 생성하기 위해 강에 첨가되는 유황 및 납은 강의 제조공정에서 다량의 유독성연기를 발하여 공해문제를 야기하게 되기 때문에 유황 및 납 대신에 강에 비스므스를 투입함으로써, 무공해 상태하에서 비스므스가 액상박막의 형성으로 강의 쾌삭성을 향상시키도록 하는 방법이 보편화되고 있는 추세에 있다.On the other hand, sulfur and lead, which are added to the steel to produce the above-mentioned sulfide and lead, cause a pollution problem by causing a large amount of toxic smoke in the steel manufacturing process, so that bismuth is added to the steel instead of sulfur and lead. In the non-pollution state, the method which makes bismuth improve the free machinability of steel by formation of a liquid thin film is becoming common.
제1도는 종래에 상기한 바와 같은 비스므스를 채택하여 쾌삭강을 제조하는 공정을 나타내는 개요도로서, 우선 전로(2)에서 출강된 용강을 래들(4)에 받고, 이 래들(4)에 와이어 상태로 제조된 비스므스(6)를 적절하게 연속 투입하여 용강내의 비스므스 함량을 결정한다.FIG. 1 is a schematic view showing a process for manufacturing free cutting steel by adopting bismuth as described above. First, molten steel withdrawn from the converter 2 is received by the ladle 4, and the ladle 4 is in a wire state. The bismuth 6 thus prepared is continuously continuously fed to determine the bismuth content in the molten steel.
여기에서, 상기 래들(4)내의 용강은 제2도에서와 같이 그 하부 부분에 용강의 유동이 없는 데드존(Dead zone)(12)이 발생하게 되고, 따라서 용강의 유동에 의해 분포되는 상기 비스므스(6)는 불균일한 상태로 강증에 분포된다.Here, the molten steel in the ladle (4) is a dead zone (12) without the flow of molten steel in the lower portion, as shown in Figure 2, and thus the ratio is distributed by the flow of molten steel The smear 6 is distributed evenly in an uneven state.
한편, 비스므스(6)의 투입이 끝나면 노즐(8)을 통해 래들(4)의 용강을 연주기의 턴디쉬(10)에 공급하여 주형에서 주편으로 응고시킨다.On the other hand, when the injection of the bismuth (6) is finished, the molten steel of the ladle (4) through the nozzle (8) is supplied to the tundish (10) of the machine to solidify from the mold to the cast.
그런데, 상기한 바와 같은 종래의 비스므스 쾌삭강을 제조하는 방법은 주조시간이 경과함에 따라, 그리고 용강의 유동이 없는 데드존(Dead zone)의 발생에 따라 불균일한 비스므스의 분포를 초래함으로써, 피삭성의 편차를 유발할 뿐 아니라, 비스므스가 그 특성에 따라 용강 중에서 쉽게 연소 기화됨으로 인하여 비스므스 합금의 실수율을 저하시키는 단점이 있다.By the way, the conventional method for producing bismuth free-cutting steel as described above is caused by the non-uniform distribution of bismuth as the casting time elapses, and the generation of dead zone without the flow of molten steel, In addition to causing the variation of the sex, there is a disadvantage in that the bismuth alloy is easily burned and evaporated in molten steel according to its characteristics, thereby lowering the error rate of the bismuth alloy.
발명의 요약Summary of the Invention
본 발명은 상기한 바와 같이 종래의 단점을 해소하기 위하여 연구 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 턴디쉬의 프라즈마 용강가열실에 설치된 투입관을 통해 불활성 분위기의 밀폐가열 상태하에서 비스므스를 투입함으로써 균일한 농도로 분포되는 비스므스에 의해 쾌삭성의 편차를 방지하고, 비스므스의 실수율을 향상시키는 비스므스 쾌삭강의 제조방법을 제공하는 데에 있다.The present invention has been studied in order to solve the conventional disadvantages as described above, the object of the present invention is to uniformly by injecting bismuth under the closed heating state of an inert atmosphere through an inlet tube installed in the plasma furnace molten steel heating chamber. The present invention provides a method for producing a bismuth free-cutting steel which prevents the deviation of free machinability by the bismuth distributed in one concentration and improves the real ratio of the bismuth.
이를 실현하기 위하여 본 발명은 비스므스 투입시의 실수율을 향상시키고 비스므스를 강중에 균일한 상태로 분포시키기 위한 비스므스 쾌삭강의 제조방법으로서, 래들 하부의 노즐을 통하여 용강을 턴디쉬에 주입하는 단계와, 상기 턴디쉬의 바닥에 마련된 댐에 의하여 주입되는 용강을 교반시키는 단계와, 상기 턴디쉬 상부에 마련된 플라즈마 용강 가열실에 플라즈마 토오치에 의한 불활성 가스가 채워지게 하고 상기 플라즈마 토오치에 의한 플라즈마 아아크에 의해 용강이 일정한 온도를 유지하도록 하는 단계와, 상기 용강가열실의 상부로부터 용강 직상부까지 연장설치된 내화성 투입관을 통해 와이어형 비스므스를 용강중에 투입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비스므스 쾌삭강의 제조방법을 제공한다.In order to realize this, the present invention is a method for manufacturing bismuth free-cutting steel to improve the error rate during bismuth input and to distribute bismuth in a uniform state in the steel, the step of injecting molten steel into the tundish through the nozzle of the lower ladle And stirring the molten steel injected by the dam provided at the bottom of the tundish, and filling the inert gas by the plasma torch into the plasma molten steel heating chamber provided above the tundish and plasma by the plasma torch. Maintaining a constant temperature of the molten steel by the arc, and the step of introducing the wire-type bismuth into the molten steel through a refractory input pipe extending from the upper portion of the molten steel heating chamber to the upper portion of the molten steel. Provided is a method for manufacturing a smooth free cutting steel.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라서 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
실시예Example
제3도는 본 발명의 비스므스 쾌삭강 제조방법에 따른 제조공정을 나타내는 개요도로서, 전로(20)로부터 출강되는 용강을 래들(22)에 반아 운반한 후, 래들(22)의 노즐(24)를 통해 턴디쉬(26)에 주입시킨다.3 is a schematic view showing a manufacturing process according to the bismuth free-cutting steel manufacturing method of the present invention, after carrying the molten steel out of the converter 20 to the ladle 22, and through the nozzle 24 of the ladle 22 Injected into the tundish 26.
이때, 상기 턴디쉬(26)는 용강을 상기 래들(22)로부터 이송받아 각각의 주형에 공급하는데, 제4도에 도시한 바와 같이 그 바닥에 고정 형성된 댐(28)을 구비하여 용강의 와류를 유도함으로써, 용강을 교반시킨다.At this time, the tundish 26 receives the molten steel from the ladle 22 and supplies the molten steel to the respective molds, and as shown in FIG. By induction, the molten steel is stirred.
또, 상기 턴디쉬(269)의 상부에 플라즈마 용강가열실(30)을 마련하여 이 플라즈마 용강가열실(30)에 플라즈마 토오치(32)에 의한 불활성 가스가 채워지게 함으로써, 상기 플라즈마 토오치(32)에 의한 플라즈마 아아크에 의해 용강이 일정 온도를 유지하게 한다.In addition, the plasma molten steel heating chamber 30 is provided on the tundish 269 to fill the plasma molten steel heating chamber 30 with an inert gas by the plasma torch 32. The plasma arc according to 32) causes the molten steel to maintain a constant temperature.
한편, 상기 플라즈마 용강가열실(30)에는 아르곤이나 질소 등과 같은 불활성 가스가 채워지기 때문에 용강가열실(30)의 내부는 무산화 분위기를 유지하게 된다.On the other hand, since the plasma molten steel heating chamber 30 is filled with an inert gas such as argon or nitrogen, the interior of the molten steel heating chamber 30 maintains an oxygen free atmosphere.
또, 상기한 용강가열실(30)의 전, 후측에는 연속측온계(T)를 설치하여 용강가열실(30)로 유입되는 용강의 온도를 검출하도록 하고 그 결과에 따라, 상기 플라즈마 토오치(32)의 가열전력량이 조정되게 하여 향온주조가 가능하게 한다.In addition, a continuous temperature thermometer (T) is provided at the front and rear sides of the molten steel heating chamber 30 to detect the temperature of the molten steel flowing into the molten steel heating chamber 30, and according to the result, the plasma torch ( The heating power of 32) is adjusted to enable temperature casting.
그리고, 상기한 용강가열실(30)의 상부에는 용강직상부까지 연장되는 내화성 투입관(34)을 배치시켜 이 투입관(34)을 통해 와이어 상태로 형성된 비스므스(36)가 연속적으로 용강에 투입되게 한다.In addition, a fire resistant inlet tube 34 extending up to the upper portion of the molten steel is disposed above the molten steel heating chamber 30 so that the bismuth 36 formed in a wire state through the inlet tube 34 continuously in the molten steel. To be committed.
이와 같은 본 발명의 방법으로 용강에 투입되는 비스므스(36)는 제5도에서와 같이 입자(40)들간의 경계에 강의 가공시 가공열에 의해 용융되는 저융점의 액상박막(42)을 형성함으로써, 강의 쾌삭성을 확보하게 된다.The bismuth 36 introduced into the molten steel by the method of the present invention forms a low melting liquid film 42 that is melted by the processing heat during the processing of the steel at the boundary between the particles 40 as shown in FIG. This ensures the free machinability of the steel.
한편, 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 방법에 따라 첨가된 비스므스(36)의 농도를 주조시간별로 분석하여 선도(가)로, 종래 방법에 의한 비스므스의 농도를 주조시간별로 분석하여 선도(나)로 하여 제6도에 비교 도시하였다.On the other hand, by analyzing the concentration of the bismuth 36 added according to the method according to the present invention as described above by the casting time (A), the concentration of the bismuth by the conventional method by the casting time analysis ( B) is shown in FIG.
상기 제6도중 본 발명의 방법을 첨가되는 비스므스 농도변화를 나타내는 선도(가)는 주조시간이 경과하여도 농도의 변화를 거의 보이지 않는 반면, 종래의 방법에 의해 첨가되는 비스므스 농도변화를 나타내는 선도(나)는 주조시간이 경과함에 따라 그 농도가 증가되어 , 종래에 비해 본 발명이 비스므스의 균일한 분포를 확보하게 됨을 알 수 있다.In FIG. 6, the line (a) showing the change of the bismuth concentration to which the method of the present invention is added shows little change in the concentration even after the casting time, whereas the change of the bismuth concentration to be added by the conventional method is shown. The freshness (b) is increased as the casting time elapses, it can be seen that the present invention ensures a uniform distribution of the bismuth compared to the prior art.
따라서, 제7도에 도시한 바와 같이 본 발명에 따라 첨가된 비스므스에 의한 쾌삭강의 피삭성은 종래에 비해 강의 부위에 따른 편차가 적어 강에 비스므스가 균일하게 분포되었음을 알 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 7, the machinability of the free-cutting steel by the bismuth added according to the present invention is smaller than that of the conventional steel, and thus the bismuth is uniformly distributed in the steel.
또, 비스므스를 용강에 투입한 후 반응시간이 길어지면 연소 기화에 따른 비스므스의 손실을 유발함으로써, 제8도에서와 같이 비스므스 합금의 실수율이 감소되는데, 본 발명은 강교반 상태의 턴디쉬 용강에 비스므스를 순간적으로 용해투입시키기 때문에 제9도에 도시한 바와 같이 반응시간의 경과에 따라 오히려 실수율이 증가된다.In addition, when the reaction time is prolonged after the bismuth is added to the molten steel, the bismuth loss is caused by the combustion vaporization, thereby reducing the error rate of the bismuth alloy as shown in FIG. 8. Since bismuth is instantaneously dissolved and dissolved in the dish molten steel, as shown in FIG. 9, the error rate is increased as the reaction time elapses.
특히, 본 발명을 방법을 사용함에 있어서도 투입관을 용강 상부에 가급적 근접시킨 (B)의 경우, 비스므스가 플라즈마 아아크에 먼저 접촉되도록 한 (A)의 경우보다 실수율이 더 큼을 알 수 있다.In particular, even in the case of using the method of the present invention, it can be seen that in the case of (B) in which the inlet tube is as close as possible to the upper part of the molten steel, the error rate is higher than in the case of (A) in which bismuth is brought into contact with the plasma arc first.
한편, 용강은 주조시간이 지연됨에 따라 온도의 편차가 발생하여 중심편석, 또는 내부크랙 등이 발생하여 강의 품질에 영향을 끼치게 되는데, 본 발명에 의한 방법은 플라즈마 토오치로부터 제공되는 플라즈마 아아크에 의해 용강이 일정온도로 유지되게 함으로써, 제10도에서와 같이 종래의 방법에 비해 용강의 온도편차가 현저히 낮음을 알 수 있다.On the other hand, molten steel affects the quality of the steel due to the variation of the temperature as the casting time is delayed and the central segregation or internal cracks, etc., the method according to the present invention by the plasma arc provided from the plasma torch By maintaining the molten steel at a constant temperature, it can be seen that the temperature deviation of the molten steel is significantly lower than in the conventional method as shown in FIG.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 비스므스 쾌삭강의 제조방법은 턴디쉬의 프라즈마 용강가열실(30)에 설치된 투입관(34)을 통해 불활성 분위기의 밀폐가열 상태하에서 비스므스(36)를 투입함으로써, 균일한 농도로 분포되는 비스므스에 의해 쾌삭성의 편차를 방지하고, 비스므스 합금의 실수율을 향상시킬 수 있게 된것에 그 이점이 있다.In the manufacturing method of the bismuth free-cutting steel according to the present invention as described above, the bismuth 36 is introduced under a closed heating state of an inert atmosphere through an input pipe 34 installed in the plasma molten steel heating chamber 30 of the tundish, Bismuth distributed at a uniform concentration has the advantage of being able to prevent the deviation of free machinability and to improve the real ratio of the bismuth alloy.
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