KR20200031881A - 고강도 및 고인성을 갖는 유압용품의 주조방법 - Google Patents

고강도 및 고인성을 갖는 유압용품의 주조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명 고강도 및 고인성을 갖는 유압용품의 주조방법은, 선철, 고철, 회수철로 구성된 원자재와 부자재를 준비하고, 준비된 원재료의 불량여부를 검사하는 원재료 수입 및 검사단계(S10), 장입된 상기 원자재와 부자재를 용해시키는 용해단계(S20), 용해단계를 거친 원탕을 출탕하는 출탕단계(S30), 출탕된 원탕을 조형된 주형에 주입하는 주입단계(S40), 주형이 일정온도 이하까지 내려가도록 하는 냉각단계(S50), 제품과 비제품을 게이트 브레이커를 이용하여 분리하는 탕도분리단계(S60), 분리된 제품을 연속쇼트 및 행거쇼트하여 탈사하는 연속쇼트 및 행거쇼트단계(S70), 주물사가 분리된 제품을 검사하는 1차 검사단계(S80), 로봇을 이용하여 디버링하는 후처리단계(S90), 후처리된 제품에 쇼트를 행하는 2차쇼트단계(S100), 제품을 도장하는 도장단계(S110), 크랙, 외관 기타 품질을 검사하는 최종검사단계(S120), 규격용기 내에 정량포장하는 포장단계(S130), 고객인도처로 제품을 발송하는 출하단계(S140)가 순차적으로 진행되는 것을 요지로 한다.

Description

고강도 및 고인성을 갖는 유압용품의 주조방법 {Casting Method of Hydraulic Equipment Having High Strength and Toughness}
본 발명은 구상화흑연주철과 구상화제를 적용한 주조품 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 조직 미세화를 통해 강도 손실 없이 연신율을 향상시키고, 고강도 및 고인성을 가지면서, 경제적이고, 고품질의 제품을 안정적으로 제조 가능한 고강도 및 고인성을 갖는 유압용품의 주조방법에 관한 것이다.
기존의 구상화제를 이용한 주조품을 제조함에 있어서, 높은 RE(Rare Earth, 주기울표의 17개 화학원소의 통칭으로, 스칸듐(Sc)과 세륨(Se), 그리고 란타넘(La)부터 루테튬(Lu)까지의 란타넘족 15개 원소를 말한다)성분으로 인하여, 흑연의 구상화가 과대 진행되어 구상화가 형성되지 아니하고, 일반적인 구상흑연주철의 흑연현상이 빈번히 발생되는 문제점이 있으며, 낮은 Ca함량은 구상화제를 첨가시 용탕의 급격한 반응을 유발하여 용탕의 비산으로 인한 작업자의 안전에 문제점이 발생한다.
또한, 기존 구상화제는, 높은 Ca에 의해서 흑연조직 및 반응성은 만족스러우나, Ca로인한 과다한 슬래그(Slag)가 발생하고, 이로 인해서 구상화 레들의 벽면에 흡착되어, 레들의 수명을 단축시키며, 레들의 수리비용이 증가하고, 연속 주조 작업성을 저해시키며, 이렇게 과다하게 발생한 슬래그는 슬래그 포집작업의 어려움을 증가시킨다. 또한, 산업폐기물 처리비용도 증가시키며, 용탕과 반응한 Ca가 카바이드 냄새를 발생시켜서 작업자의 작업성을 저해시킨다는 문제점이 있었다.
따라서, 주조품 제조시 적정한 RE 및 Ca의 비율을 조정하여 안정적인 구상화율을 유지하고, 슬래그 발생을 억제하여, 작업의 안정성 및 효율성을 높이는 제조방법의 필요성이 대두되고 있다.
공개특허공보 제10-2013-0087213호 (2013.08.06 공개)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 구상화흑연주철의 조직 미세화를 통해 강도 손실 없이 연신율을 향상시키고, 고강도 및 고인성을 가지면서, 경제적이고, 고품질의 제품을 안정적으로 제조 가능한 고강도 및 고인성을 갖는 유압용품의 주조방법을 제공하고자 함이다.
본 발명에 따른 고강도 및 고인성을 갖는 유압용품의 주조방법은, 선철, 고철, 회수철로 구성된 원자재와 부자재를 준비하고, 준비된 원재료의 불량여부를 검사하는 원재료 수입 및 검사단계, 장입된 상기 원자재와 부자재를 용해시키는 용해단계, 용해단계를 거친 원탕을 출탕하는 출탕단계, 출탕된 원탕을 조형된 주형에 주입하는 주입단계, 주형이 일정온도 이하까지 내려가도록 하는 냉각단계, 제품과 비제품을 게이트 브레이커를 이용하여 분리하는 탕도분리단계, 분리된 제품을 연속쇼트 및 행거쇼트하여 탈사하는 연속쇼트 및 행거쇼트단계, 주물사가 분리된 제품을 검사하는 1차 검사단계, 로봇을 이용하여 디버링하는 후처리단계, 후처리된 제품에 쇼트를 행하는 2차쇼트단계, 제품을 도장하는 도장단계, 크랙, 외관 기타 품질을 검사하는 최종검사단계, 규격용기 내에 정량포장하는 포장단계, 고객인도처로 제품을 발송하는 출하단계가 순차적으로 진행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 출탕단계 및 주입단계 사이에 조형단계가 진행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 조형단계 이전에, 배합을 거친 주물사의 수분과 생형 압축강도, 통기도, 및 충진도를 검사하는 주물사처리단계와, 금형을 준비하는 단계 이후에 중자를 삽입하는 단계가 순차적으로 진행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 선철, 고철, 회수철로 구성된 원자재와 부자재를 준비하고, 준비된 원재료의 불량여부를 검사하는 원재료 수입 및 검사단계의 원재료는 고철인 경우 Mn 0.5% 이하이고, 선철인 경우 Mn 0.2% 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 주물사처리단계는, 고사 1000Kg± 20Kg/회, 신사 0.1 내지 1.6%, 전분 0.05 내지 0.5% 그리고 벤토나이트(DC4060+Coal mixed) 0.5 내지 2.0% 의 조성비를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 제품을 도장하는 도장단계 이후의 제품은 인장강도는 700MPa, 최소연신율 7%가 확보된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 주조방법에 의한 구상화흑연주철은 일반적인 회주철 또는 구상화흑연주철에 비해서 중간정도의 흑연형태를 가지며, 이러한 흑연현상으로 힌해 강도, 인장력, 진동감쇠능, 열전도율 및 양호한 주조성 등 주조 재질로써 효율성이 매우 높은 효과가 있다.
또한, 기존의 구상화제들에 의한 유압용 제품과는 달리 강도의 손실없이 연실율을 향상시켜 고강도 고인성 유압용 제품으로써의 제조에 있어서도 경제적이고, 품질 또한 안정적이라는 효과를 가져온다.
도 1 은 고강도 및 고인성을 갖는 유압용품의 주조방법을 설명하는 순서도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하다.
그리고 본 출원에서, '포함하다', '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특정의 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
그러므로, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 구현 예(態樣, aspect)(또는 실시 예)들을 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, 본 명세서에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 주지 또는 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다
이하에서 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참고하여 설명한다.
도 1 은 고강도 및 고인성을 갖는 유압용품의 주조방법을 설명하는 순서도이다.
도시된 바와 같이 구상화흑연주철을 이용한 유압주조용 제품을 제조함에 있어서, 선철, 고철, 회수철로 구성된 용탕형태의 원자재와 부자재를 준비하는 소정의 원자재 및 부자재를 준비하고, 준비된 원재료의 불량여부를 검사하는 원재료 수입 및 검사단계(S10)를 진행한다.
원재료의 준비와 검사가 완료되면, 원자재와 부자재를 소정의 장입비율로 용해로에 장입하고, 장입된 상기 원자재와 부자재를 용해시키는 용해단계(S20)를 진행한다.
다음으로 용해단계를 거친 원탕을 출탕하는 출탕단계(S30)가 진행되고, 출탕되는 원탕의 성분을 분석하고, 출탕되는 원탕의 출탕온도를 확인하며, 출탕되는 원탕에 구상화제를 주입한다.
다음으로, 출탕된 원탕을 조형된 주형에 주입하는 주입단계(S40)가 진행되는데, 상기 단계(S30) 및 단계(S40) 사이에는, 고사, 신사 및 벤토나이트 전분을 소정의 비율로 배합하고, 배합을 거친 주물사의 수분과 생형 압축강도, 통기도, 및 충진도를 검사하는 주물사처리단계(S31)와,
금형을 준비하는 단계(S32) 이후에 중자를 삽입하는 단계(S33)가 순차적으로 진행되며,
단계(S31)과 단계(S32) 및 단계(S33)은 병렬로 진행되거나 순차적으로 진행될 수 있음은 물론이다.
단계(S31)과 단계(S32) 및 단계(S33)가 완료되면, 조형과, 중자(Core), 금형을 조립하는 조형단계(S34)가 진행된다.
즉, 출탕단계(S30) 및 주입단계(S40) 사이에 조형단계(S34)가 진행되는 것이다.
주입단계(S40)단계 이후에는 주형이 일정온도 이하까지 내려가도록 하는 냉각단계(S50)가 진행된다.
다음으로 제품과 비제품을 게이트 브레이커를 이용하여 분리하는 탕도분리단계(S60)를 진행한다.
탕도분리에 의하여 분리된 제품을 연속쇼트 및 행거쇼트하여 탈사하는 연속쇼트 및 행거쇼트단계(S70)를 진행한다.
다음으로 주물사가 분리된 제품을 검사하는 1차 검사단계(S80)를 진행한다.
다음으로 T/P, N/C, ROBOT 등을 이용하여 디버링(deburring)하는 후처리단계(S90)를 진행한다.
다음으로 후처리된 제품에 쇼트를 행하는 2차쇼트단계(S100)를 진행하고,
다음으로 제품을 도장하는 도장단계(S110)가 진행되며,
다음으로 크랙, 외관 기타 품질을 검사하는 최종검사단계(S120)를 진행하고,
규격용기 내에 정량포장하는 포장단계(S130)를 거쳐, 고객인도처로 제품을 발송하는 출하단계(S140)를 순차적으로 진행하여 고강도 및 고인성을 갖는 유압용품 제조와 발송을 완료하게 된다.
각 단계에서의 구체적 구성을 살펴보면,
원자재와 부자재를 준비하는 원재료수입 및 검사단계(S10)에서는, 고철인 경우 Mn 0.5% 이하이어야 하고, 선철인 경우 Mn 0.2% 이하인 것이어야 한다.
용해단계(S20)에서는, 선철 20±10%, 고철 30±10%, 회수철 50±10%, 가탄제 0.8 내지 2.7% 그리고, SIC 0.2 내지 1.5%로 구성된다.
주물사처리단계(S31)는, 고사 1000Kg± 20Kg/회, 신사 0.1 내지 1.6%, 전분 0.05 내지 0.5% 그리고 벤토나이트(DC4060+Coal mixed) 0.5 내지 2.0% 의 조성비를 갖는다.
주입단계(S40)에 있어서, 원탕을 주입시에, 원탕의 성분은 탄소(C) 30 내지 40%, 규소(Si) 22 내지 30%, 망간(Mn) 0.2 내지 0.4%, 인(P) 0.08% 이하, 황(S) 0.01 내지 0.025% 이하이고, 원탕주입시 온도는 침적식 온도계로 측정시 1400± 30℃이며 처리량은 440± 30kg 으로 한다.
최종검사단계(S120)에서는, 인장강도는 UTM측정시에 700MPa, 최소연신율 7%를 확보된 것을 확인한다.
이상과 같은 고강도 및 고인성을 갖는 유압용품의 주조방법은, 강도, 인장력, 진동감쇠능, 열전도율 및 양호한 주조성 등 주조 재질로써 효율성이 매우 높은 효과가 있으면서, 강도의 손실없이 연실율을 향상시켜 고강도 고인성 유압용 제품과 같은 유압용 제품의 제조에 있어서도 경제적이고, 품질 또한 안정적이라는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 선철, 고철, 회수철로 구성된 원자재와 부자재를 준비하고, 준비된 원재료의 불량여부를 검사하는 원재료 수입 및 검사단계(S10),
    장입된 상기 원자재와 부자재를 용해시키는 용해단계(S20),
    용해단계를 거친 원탕을 출탕하는 출탕단계(S30),
    출탕된 원탕을 조형된 주형에 주입하는 주입단계(S40),
    주형이 일정온도 이하까지 내려가도록 하는 냉각단계(S50),
    제품과 비제품을 게이트 브레이커를 이용하여 분리하는 탕도분리단계(S60),
    분리된 제품을 연속쇼트 및 행거쇼트하여 탈사하는 연속쇼트 및 행거쇼트단계(S70),
    주물사가 분리된 제품을 검사하는 1차 검사단계(S80),
    로봇을 이용하여 디버링하는 후처리단계(S90),
    후처리된 제품에 쇼트를 행하는 2차쇼트단계(S100),
    제품을 도장하는 도장단계(S110),
    크랙, 외관 기타 품질을 검사하는 최종검사단계(S120),
    규격용기 내에 정량포장하는 포장단계(S130),
    고객인도처로 제품을 발송하는 출하단계(S140)가 순차적으로 진행되되,
    출탕단계(S30) 및 주입단계(S40) 사이에 조형단계(S34)가 진행되는 것을 특징으로 하는 고강도 및 고인성을 갖는 유압용품의 주조방법
  2. 청구항 제1항에 있어서,
    조형단계(S34) 이전에,
    배합을 거친 주물사의 수분과 생형 압축강도, 통기도, 및 충진도를 검사하는 주물사처리단계(S31)와,
    금형을 준비하는 단계(S32) 이후에 중자를 삽입하는 단계(S33)가 순차적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 고강도 및 고인성을 갖는 유압용품의 주조방법.
  3. 청구항 제1항에 있어서,
    선철, 고철, 회수철로 구성된 원자재와 부자재를 준비하고, 준비된 원재료의 불량여부를 검사하는 원재료 수입 및 검사단계(S10)의 원재료는 고철인 경우 Mn 0.5% 이하이고, 선철인 경우 Mn 0.2% 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 및 고인성을 갖는 유압용품의 주조방법.
  4. 청구항 제1항에 있어서,
    주물사처리단계(S31)는, 고사 1000Kg± 20Kg/회, 신사 0.1 내지 1.6%, 전분 0.05 내지 0.5% 그리고 벤토나이트(DC4060+Coal mixed) 0.5 내지 2.0% 의 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 및 고인성을 갖는 유압용품의 주조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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