KR100537428B1 - 고규소주철 전극판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고규소주철 전극판의 제조방법에 관한 것으로, 스테인레스 냉간압연 공장의 신세라인에 사용되는 고규소주철 전극판 제조시 제조공정을 단순화하면서도 높은 품질의 제품을 얻을 수 있도록 하는 제조방법을 제공코자 하는 것이다.

고규소주철은 규소를 다량 함유하고 있어 그 성질이 매우 취약하고, 응고중 수축량이 매우 커서 큰 잔류응력이 발생하기 때문에 장시간의 응력제거 열처리를 해야 하는 문제점이 있는 바, 본 발명은 응고중 주조물이 수축하는 방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 스티로포움재의 소멸성부재(3)를 주형내 적소에 제공하여 응고수축을 위한 여유공간을 제공할 수 있도록 주형을 구성하고, 응고수축에 저항물로 작용하는 압탕(4), 주입구(6), 탕도(7) 및 게이트(8)를 응고직후에 주조물로부터 분리시켜 주형(2)내에서 상온까지 서냉후 탈형을 하는 것을 특징으로 하는 방법으로서, 주조물의 잔류응력이 최소화되어 장시간의 응력제거 열처리가 불필요하므로 고규소주철과 같이 취성이 강하고 강도가 낮은 재료의 제품을 보다 효율적으로 불량없이 제조해낼 수 있는 효과를 제공한다.

Description

고규소주철 전극판 제조방법{Method for Manufacturing High Silicon Cast Iron Electrode}

본 발명은 고규소주철 전극판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 스테인레스 냉간압연 공장의 산세라인에 사용되는 고규소주철 전극판의 제조시 제조공정을 더욱 단순화하면서도 높은 품질의 제품을 얻을 수 있도록 하는 고규소주철 전극판의 제조방법에 관한 것이다.

스테인레스 냉간압연 공정에 있어서 압연된 스테인레스 강판상의 스케일을 제거하는 작업은 제품의 최종 품질에 큰 영향을 미치는 중요한 작업인 바, 이러한 스케일의 제거를 위해 일반적으로 소둔로를 통과한 스테인레스 강판을 산세라인으로 인입 통과시켜 강판상의 스케일을 산세 제거토록 하고 있다. 이와 같은 스테인레스 냉간압연 공정의 산세라인에서 스케일을 제거하는 방법은, 5~10% 질산액이 담긴 질산전해조를 강판이 통과되게 하면서 전해조에 설치되어 있는 전극에 전류를 가해 주면 액의 전기분해가 일어나면서 다량의 기체가 발생하게 되고, 이 발생기체를 이용하여 강판 표면상의 스케일을 짧은 시간에 효율적으로 제거토록 하는 것이다. 이때 사용되는 전극은 산에 의해 부식되지 않으면서 우수한 스케일 제거능을 나타낼 것이 요구되는 바, 현재 위와 같은 스테인레스 냉간압연 산세라인의 질산전해조에 사용가능한 불용성 전극으로서 가장 저렴하고 우수한 스케일 제거능을 보이는 것은 고규소주철 전극판이며, 본 발명은 바로 이러한 고규소주철 전극판을 보다 효율적이고 우수한 품질로 제조하기 위한 것이다.

본 발명이 관련된 전극판을 제조하기 위한 고규소주철은 규소를 14~15wt% 정도로 다량 함유하는 주철로서, 규소에 의해 산화피막이 형성되면 더이상의 부식반응이 일어나지 않기 때문에 각종 산에 대해 우수한 내산성을 갖는 재료이며, 특히 황산과 질산에는 모든 농도 및 온도에서 내산성을 나타낸다.

그러나,이러한 고규소주철은 규소를 다량 함유하는 관계로 그 성질이 매우 취약하고 주조시 응고수축이 커서 주조불량이 많이 발생하며, 특히 스텐레스 강판 제조공정에서 사용되는 고규소주철 전극판은 큰 각도로 꺾여진 부위들이 존재하는 판상구조물의 형태로서 주조 응고후 큰 잔류응력이 존재하게 되므로 장시간의 응력제거 열처리를 반드시 실시해야 하는 것등 제조가 매우 까다롭고 불량 발생률도 큰 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 배경에서 연구발명된 것으로, 그 목적은 상술한 바와 같은 고규소주철 전극판 제조상의 난점을 해소하여 목적하는 고규소주철 전극판을 보다 효율적이고 우수한 품질로 제조해낼 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

일반적으로, 모든 금속은 응고할 때 수축현상을 동반하게 되므로 필연적으로 잔류응력이 존재할 수 밖에 없으나, 고규소주철은 다른 재질과 달리 매우 취약한 성질을 갖고 있어 성형물에 과도한 응력이 잔존할 경우 응고 직후 또는 사용중에 파괴가 일어나게 되므로 반드시 응력제거 열처리를 해야만 한다. 본 발명자등의 연구에 따르면, 기존의 방법으로 고규소주철 제품을 주조성형 함에 있어서 성형물에 큰 잔류응력이 존재하게 되는 이유는 주형의 성형공동내에 주탕되어진 주조물이 응고되는 중에 주형벽이 주조물의 자유수축을 방해하는 것과, 압탕, 주입구, 탕도 및 게이트 등이 주조물의 수축에 저항물로 작용하는 것이 가장 큰 원인인 것으로 나타났는 바, 따라서 본 발명은 이러한 원인을 최소화한다면 주조후 장시간의 응력제거 열처리가 없이도 잔류응력이 없는 고품질의 고규소주철 전극판을 제조해낼 수 있다는 점에 착안한 것이다.

이하에서, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명이 제조하고자 하는 스테인레스 냉간압연강판 제조공정중 산세라인의 질산전해조에 사용되는 고규소주철 전극판(1)의 외형을 나타낸 것인데, 상기 전극판(1)은 수평한 전극 본체부(1a)와 상기 본체부(1a)의 양단으로부터 수직하게 연결형성되는 연결부(1b)와, 상기 연결부(1b)의 상단으로부터 바깥쪽으로 수평하게 연장형성되는, 전해조와의 결합설치를 위한 결합부(1c) 및 보강리브(1d)등을 포함하여 전체적으로 대략 "" 와 같은 형태를 가지는 그러한 구성으로 되어 있다.

도2는 본 발명에 따라 상기 도1의 전극판(1)을 제작하기 위하여 구성되어진 주형장치의 전체적인 구성개요도로서, 이를 통하여 본 발명의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2에서 부호 2는 주형 전체를 개념적으로 나타낸 것인데, 이 주형(2)에는 만들고자 하는 전극판(1)의 형태를 따라 성형공동이 주물사로 형성제공되고, 이 성형공동에 금속재료의 용융물, 본 발명의 경우는 고규소주철 용융물을 주탕하기 위한 주입구(6), 탕도(7), 게이트(8), 압탕(4) 등이 도시된 예의 위치에 설치제공된다.

일반적으로 주물제작시 금속의 수축으로 인한 칫수 변화는 피할 수 없는 현상이다. 따라서, 주형설계시 수축량에 따른 칫수 변화를 고려하여 설계를 하지만 최종 응고후 칫수변화를 측정해 보면 설계치보다 적게 수축하는 경우가 대부분인 바, 이는 주형벽이 수축에 대한 저항으로 작용하기 때문이다. 이러한 연유로 조형시 주물사 강도의 관리가 무척 중요하나 실제 작업 현장에서 이를 정확하게 관리하는 것은 매우 어려운 실정이다.

본 발명에서 제공하는 제조방법은 주물사의 강도를 조절하는 것이 아니라, 주물사에 의한 주형벽의 두께는 용탕압을 견딜 수 있을 정도로 최소화하고 그 후면부에 성형 제품의 수축량과 수축방향을 고려하여 소멸성부재, 바람직하게는 스티로포움과 같이 용탕열에 의해 연소제거될 수 있는 재료로 이루어진 소멸성부재(3)를 설치하는 것이다.

도시된 예와 같이 설치된 소멸성부재(3)는 주조중 주입되는 용탕열에 의해 연소되며, 이로 인해 생긴 공간은 주조물의 수축에 대한 여유공간을 제공하게 된다. 따라서, 도1과 같이 두께와 폭 방향의 칫수에 비해 길이 방향의 칫수가 매우 크고, 구부러진 형태의 판상 주물도 위와 같은 소멸성부재(3)에 의한 수축 여유공간을 부여한다면 응고중 수축으로 인해 발생하는 제품불량 및 잔류응력을 최소화할 수 있게 된다.

나아가서, 고규소주철은 다른 재료에 비해 취성이 매우 강하고 강도가 낮기 때문에 일반 재료의 주물제작시 크게 영향을 미치지 않는 압탕(4), 주입구(6), 탕도(7) 및 게이트(8)에 대해서도 특별한 고려를 하여야 한다. 즉, 제품의 모서리부등에 설치되는 압탕(4)과 용탕이 공급되는 통로인 주입구(6), 탕도(7) 및 게이트(8)도 주조물의 수축에 저항물로 작용하여 그 저항작용 부위에 잔류응력을 발생시키게 된다. 따라서 이들을 응고 직후에 주조물로부터 분리시킨 후 그 주조물을 주형(2)내에서 상온까지 완전히 서냉하여 탈형하면 잔류응력을 최소화할 수 있다.여기에서, '주조물의 응고직후'란 고온의 용탕이 사형에 주입되어 고액(고체,액체) 공존시점을 지나 고상수축이 발생하는 초기를 의미하는 것으로 정확하게는 이들 주조물의 제거가 가능할 정도로 응고된 직후를 말하며 당업자라면 누구나 알고 있는 사항이므로 구체적인 언급은 생략토록 한다.또한, 상기 탈형은 고규소주철의 특성상 열충격에 약하기 때문에 상온까지 충분히 냉각된 다음에 실시되어야 함도 당연한 사항이다.

상기 요소들의 주조물로부터의 분리는 주조물이 응고된 직후 그 주조물과 게이트(8), 압탕(4)등의 연결부위에 적정의 충격력을 가해 주는 것으로 쉽게 달성될 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 고규조주철 전극판을 주조성형함에 있어서 응고중 주조물의 수축이 크게 일어나는 방향내에 용탕의 열에 의해 소멸될 수 있는 소멸성부재를 설치하여 주조물의 응고 수축을 위한 여유공간을 제공할 수 있도록 주형을 구성하고, 또 응고수축에 저항물로 작용하는 압탕, 주입구, 탕도 및 게이트 등을 응고직후에 주조물로부터 분리시켜 주형내에서 상온까지 서냉후 탈형을 하면, 주조물의 잔류응력이 최소화되어 주조물에 대한 장시간의 응력제거 열처리가 불필요한 제조공정을 제공할 수 있고, 이로써 고규소주철과 같이 취성이 강하고 강도가 낮은 재료의 제품을 보다 효율적이고 우수한 품질로 제조해낼 수 있는 효과를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명이 제조하고자 하는 고규소주철 전극판의 외형도로서 a는 평면도, b는 정면도,

도2는 본 발명의 방법으로 고규소주철 전극판을 제조하기 위한 주형의 구성개요도.

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 전극판 2 : 주형 3 : 소멸성 부재

4 : 압탕 6 : 주입구 7 : 탕도 8 : 게이트

Claims (1)

1. 주물사에 의한 성형공동이 있는 주형(2)으로 고규소주철 전극판(1)을 주조함에 있어서,

   상기 주형(2)의 성형공동을 이룬 주물사 외측에 용탕열에 의해 소멸될 수 있고 그 소멸시 형성되는 공간에 의해 주조물의 자유로운 응고 수축을 허용하는 소멸성부재(3)를 설치하여 주형(2)을 구성하는 단계와,

   상기 주형(2)의 성형공동내에 고규소주철 용융물을 주탕하는 단계와,

   주조물의 응고직후 주조물의 수축에 저항물로 작용하는 압탕(4), 주입구(6), 탕도(7), 게이트(8)를 주조물로부터 분리시켜 잔류응력 발생을 억제하는 단계와,

   상기 주조물을 주형(2)내에서 상온까지 서냉후 탈형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고규소주철 전극판 제조방법.