KR810001379B1 - 원심 주조에 있어서 칠(chill)화 방지방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

원심 주조에 있어서 칠(chill)화 방지방법

제1도는 통상의 판단(板端)으로 꼭끼워 맞춘 원심 주조에 있어서 사용되는 금형의 부분 측면도.

제2도는 제1도와 유사하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 판단으로 꼭끼워 맞춘 금형.

제3도는 제2도와 유사하지만, 본 발명에 따른 변형된 판단으로 꼭끼워 맞춘 금형.

제4도는 제3도의 금형에 사용된 변경된 판단의 평면도이다.

본 발명은 원심주조와 더욱 상술하면 원심주조에 있어서 사용되는 칠(chill)화 방지 배열과 칠화 방지방법에 관한 것이다.

일반적으로, 금속의 원심주조에 있어서, 특히 터어빈 또는 파이프등의 원심주조는 중공 원통상 본체(1)를 포함하고 판단(板端)(E)은 일단(1a) 또는 원통상 본체(1)의 스피고트(spigot)부분에 꼭끼이고 대체로 원통상 본체(1)의 내경(內徑)보다 직경이 작은 중심 개구부(Ea)를 갖고 다른 판단(C)은 원통상 본체(1)의 또 다른 단(1b)에 느슨하게 끼이고 주조하는 동안 단(端)(1a) 및 (1b)로 부터 용융된 금속을 진행에서 방지하기 위하여 원통상 본체(1)의 내경보다도 중앙 개구부(ca)는 역시 작은 직경을 갖는 제1도에 표시된 바와 같은 금형(D) 또는 다이를 사용한다.

용융된 금속(m)은 원통상 본체(1) 금형에 주입하고 원통상 본체(1)의 전표면을 통하여 균일하게 분포시키면 끝마개(C)에서 중앙 개구부(Ca)를 통하여 원통상 본체(1)의 주입되는 입구(S)를 거쳐 적당한 수단에 의하여 고속으로 회전시키면 원심력을 통하여(mc)에서 나타난 바와 같이 중공 원통상 또는 관식(管式)의 주조가 형성된다.

상기한 바와 같은 원심 주조의 공정에 있어서 용융된 금속(m)의 가열에 의하여 용해로 부터 금형(D)를 보호하기 위하여 금형표면(1c)에 내화성 코팅 또는 라이닝이 형성되도록 금형(1)에 용융금속(m)을 주입하기 전에 금형 본체(1)의 내면(1c) 또는 금형 표면에 분금제(Pation agent)를 포함하는 코팅조성을 적용하는 것은 알려져 있고 또 과도한 급냉으로 부터 금속(m)을 보호하기 위하여 원치않는 칠화 형성이 주조결과 일어난다. 이와 같은 코팅 조성은 보통 금형 본체(1)의 중공 내부에 수평으로 나아간 적용창과 같은 동일 금형 표면(1c)에 대하여 수직 또는 좀 경사진 방향에서 회전하는 금형(D)의 금형 표면(1c)에 공급파이프 또는 적용창의 일단에 설치된 노즐을 통하여 분사한다.

1코팅-1주조 방법과 같은 상기한 바와 같은 통상의 배열에 있어서, 코팅은 매(每) 주조에서 갱신 되지만 코팅 조성을 판단(E)의 내표면(Eb)에 충분히 적용하는 것은 어렵고 판단(E)의 표면은 코팅 조성을 수직 방향에서 금형 표면(1c)에 분사하든 그기에 대해 좀 경사지게 분사하든 금형표면(1c)에 대하여 오른쪽각(角)에서 향하게 되고, 분사는 주로 금형표면(1c)를 향하게 하므로 판(E)에 의하여 분리된 급냉에 기인하는 판단(E)의 내표면(Eb)에 접촉하는 내응하는 끝 또는 스피고트 부분에서 특히 냉각의 형성이 주조결과 일어난다.

비록 상술한 바와 같은 결점은 매주조에서 판단(E)의 내면(Eb)에 독립적으로 코팅조성을 적용하여 해결할 수 있다 할지라도 그와 같은 방법은 실제로 불가능하고 작업공정상의 복잡성뿐만 아니라 생산성의 감소가 크게 확대되는 결과가 있다.

따라서 판단(E)의 내면(Eb)에 코팅이 형성된다면 자연적으로 내구성이 요구된다. 상기 요구를 해결하기 위하여 통상적으로 여러가지 방안이 제안되었고 여기에서 주로 용융된 시리카와 같은 내화재질을 판단(E)의 내면(Eb)에 형성된 홈에 매입하여 하소(遐燒)하거나 알려진 케이킴제, 예를 들면 인산, 용해성 그라스 등과 같은 내구성 코팅제를 내면(Eb)에 적용하거나 내화성 세라믹 물질을 두께 0.1-0.3㎜로 내면(Eb)에 용사(溶射)한다.

그러나 이와 같은 각 방안은 코팅의 내구성이나 칠화 방지 효과면에서 약한 점이 있다. 그래서 이들의 결점을 해결하기 위한 완전한 방안은 없었다.

따라서, 본 발명의 근본적인 목적은 원심 주조에 있어서 사용되는 칠화 방지 배열과 칠화 형성 방지방법으로서 금속 금형의 판단에서 충분한 내구성을 갖는 칠화 방지 효과를 적극적으로 나눌 수 있는 능력을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 형의 칠화 방지 배열과 칠화 형성 방지 방법으로서 세라믹 물질의 코팅을 내면에 형성된 환상요구에 매입하거나 주조결과 대응하는 끝부분에서 칠화 형성의 방지를 위해 판단의 표면에 용융금속을 접촉시키는데 있다.

본 발명을 보다 구체적으로 상술하면, 주조관의 원심 주조에서 사용되는 금형의 스피고트 부분에 꼭끼게 되는 판단은 금형의 본체의 내경보다 본질적으로 직경이 작은 중앙 개구부를 갖는 환상 금속기판을 포함하고 Ni-Cr합금 또는 Mo과 같은 금속 합금의 중감층은 환상금속 기판의 표면상에 용사 또는 플라스마(Plasma) 분사에 형성되어 금형에서 주조용 용융금속과 접촉되고, 두께 0.3㎜보다 큰 알루미나, 지르코니아 등과 같은 세라믹 물질의 코팅은 용사 또는 플라스마 분사에 의하여 중간층이 형성되고 대응하는 끝부분 또는 이들의 스피고트 부분에서 특히 칠화가 없는 배열, 관주조는 높은 내구성과 열 전도성을 갖는 세라믹코팅의 설비를 통하여 유익하게 얻어지고 칠화 형성방지에 관한 통상의 배열에서 현재까지의 결점을 근본적으로 제거하는데 있다.

본 발명을 첨부도면에 의거 본 발명을 상술하면 다음과 같다.

제2도에 나타난 바와 같이, 본 발명의 판단(10)은 금형(D)의 본체(1)의 일단 (1a)에 끼워져 있다. 환상접시 형상의 판단(10)은 제1도에 관하여 기재된 바와 같은 본체(1)의 내경보다 더 작은 직경의 중앙 개구부(10a)를 구비하고 있다.

본 발명은 판단(10)의 내면 또는 용융금속 접촉면(10b)에 세라믹코팅(10c)의 적용에 직접 관계되고 관상 주조(mc) 결과의 대응하는 끝부분에서 칠화 형성 방지를 위해 세라믹코팅(10c)의 열 절연성과 내구성이 이용되도록 용융금속(m)을 접촉한다.

세라믹코팅(10c)의 열절연성은 그와 같은 끝부분에서 칠화 방지를 위하여 용융금속(m)와 관상주조(mc) 결과의 대응하는 끝부분에서 열방사(熱放射)를 감소하는데 특히 효과적이다.

판단(10)의 표면(10b)에 세라믹코팅(10c)을 적용하는 것은 판단(10)의 금속기초재질과 세라믹코팅(10c) 사이의 열팽창 계수의 차이에 따라 세라믹코팅(10c)의 내박리성의 약화를 방지하기 위하여 중시되어야 하고, 본 발명에 따라 판단(10)의 내면(10c)은 예를 들면 쇼트브라스팅(shot blasting)에 의하여 미리 거칠게 만들고 닉켈-알루미나 또는 닉켈-크롬 분말합금(예를 들면 중량% 80 : 20의 비에서)을 용사 또는 플라스마 분사에 의하여 표면(10b)에 적용하면 두께 0.3㎜ 이상의 세라믹 코팅(10c)이 형성된다.

이렇게 하여 중간층(10d)을 통하여 판단(10)에 형성된 세라믹 코팅(10c)은 내박리성이 우수하고 내구성과 칠화 방지효과가 우수하다. 첨언하면, 제1도에 관하여 기재된 알려진 코팅이 세라믹 코팅(10c)에 1-코팅방법에 의하여 적용된다면, 내구성과 칠화방지 효과에 있어 더 개량된 것이 성취된다.

하기표는 통상의 코팅 내구성으로 적용한 판단과 본 발명에 따른 세라믹 물질로 코팅한 판단이 사용된 실제 주조의 비교시험 결과이다.

[실험 1]

전술한 바로 부터 분명한 바와 같이, 본 발명에 의한 세라믹 물질로 코팅한 판단의 사용에 의하여 이들의 끝부분에서 특히 칠화가 없는 중공 환상 또는 관상주조는 원심 주조에 의하여 쉽게 얻어진다. 이리하여 환상주조의 질 개량에 도움되고 크게 확대된다.

더우기, 통상의 내구성 코팅보다 더 높은 내구성을 갖는 본 발명에 의한 세라믹 코팅은 생산성의 견지에서 아주 이익이다. 특히 높은 내구성을 갖고 우수한 칠화 방지 효과 면에서 특징 지워진 본 발명은 판단의 용융금속 접촉면에 형성된 금속합금의 중간층과 중간층에 형성된 두께 0.3㎜ 이상의 세라믹 물질의 코팅을 결합하므로서 얻어진다.

비록 본 발명은 소위 1-코팅, 1-주조 방법을 이용한 원심 주조에 관하여 주조 기재되었다 할지라도 본 발명의 개념은 다른 원심 주조에 쉽게 적용될 수 있고, 상기 설명에서 판단의 내면에 효과적으로 기재된 세라믹 코팅은 필요성에 의존하는 칠화방지 효과를 증가시키기 위하여 금속 금형의 본체의 금형 표면에 더 적용하여도 좋다.

제3,4도에 관한 것은 제2도의 구체적 변형을 나타낸 것이다. 이 변형에서, 판단 (10)의 전표면(10b)에 적용되게 기재된 세라믹 코팅(10c)는 알루미나, 지르코니아 등과 같은 세라믹층(10c')에 의하여 대치되고 용사 또는 플라스마 분사에 의하여 판단(10')의 표면(10b')에서 노출되고 같은 면인 판단(10')의 용융금속 접촉면(10b')에 형성된 동심원 요구(g)에 매입한다.

세라믹층(10c')의 형성에 관하여, 폭 약 10㎜ : 깊이 0.3㎜ 이상의 요구(g)는 선반등과 같은 기계적 가공 수단에 의하여 판단(10')의 면(10b')에서 동심원으로 형성된다.

먼저 세라믹 물질을 요구(g)에 매입하는 것은 예를 들면 용사 코팅에 의하여 행하고, 요구(g)의 전내면에는 예를 들면 쇼트 브라스팅(Shot blasting)에 의하여 거칠게 한 후 판단(10')의 금속기재물질과 세라믹 물질 사이의 열팽창 계수의 차이에 의하여 세라믹 물질의 박리를 방지하기 위하여 분말 Ni-Cr 합금 또는 Mo등을 요구(g)에 용사시키면 요구(g)에 중간층(10d')이 형성된다.

따라서, 용융 금속 접촉면(10b')에서 노출된 세라믹층(10c')의 면이 면(10b')과 동일면이 되도록 알루미나, 지르코니아 등과 같은 세라믹 물질을 중간층(10d')에 용사하면 두께 0.3㎜ 이상의 세라믹층(10c)이 형성된다.

이 경우에, 세라믹층(10c')의 표면이 특히 평활도를 필요로 한다면, 다이야몬드연마기구 등으로 표면 평활 처리를 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 세라믹층(10c')의 두께는 0.3㎜ 이상으로 결정하고, 0.3㎜ 이하의 두께는 칠화 방지 효과가 거의 없다.

하기 표는 통상의 판단과 제3,4도의 판단을 이용한 실제 주조에 있어 칠화 방지효과와 내구성을 비교 시험한 결과이다.

[실험 2]

전기한 것에서 알 수 있는 바와 같이, 제3,4도의 변형된 판단은 판단 자체의 칠화방지 효과와 내구성에 있어서 가장 놓은 결과를 나타낸다. 더우기, 본 발명의 변형된 판단(10')에 있어 알루미나, 지르코니아 등과 같은 세라믹 물질을 통상의 내화물질은 필연적으로 하소가 필요하지 않는 용사 수단에 의하여 판단의 용융금속 접촉면에 매입하므로서, 매입된 세라믹물질의 내화성과 열절연성이 우수하고 주조결과 칠형성을 방지하는데 유익히다.

첨언해서, 요구내에 세라믹 층이 강한 부착은 판단의 평탄한면에 세라믹코팅의 형성과 비교하면 박리의 위협성 없이 충분한 두께로 세라믹층의 증가를 가능하게 하고 이렇게 하여 내구성이 개량된 결과, 장기간 동안 칠화 방지효과가 계속된다. 더우기, 본 발명의 판단에 따라, 칠화 없는 주조의 안정성은 쉽게 얻어질 뿐만 아니라, 금속금형의 내구성이 크게 개량된다.

높은 내구성을 갖고 칠화방지 효과가 우수한 것으로 특징지워진 본 발명은 판단의 용융금속 접촉면에서 전기 중간층에 두께 0.3㎜ 이상의 세라믹물질의 코팅 형성에 의하여 얻어지는 것이 주목된다.

비록 본 발명은 금속금형(D)의 스피고트부분(1a)에 꼭끼운 판단(10)과 (10')에 관하여 주로 기재되었다 할지라도 유사한 배열은 물론 필요성에 따라 금속금형( D)의 타단(1b)에 꼭 끼이도록 판단(C)에 할수 있고 본 발명의 개념은 칠화의 방지가 부득히 할 때 다른 주조금형에 쉽게 적용할 수 있다.

Claims (1)

1. 용사(溶射) 또는 플라스마(Plasma) 분사 수단에 의하여 금속금형에서 주조용 용융금속에 접촉하는 판단부의 표면에 금속 합금의 중간층을 형성하는 공정과 용사 또는 플라스마 분사 수단에 의하여 중간층에 두께 0.3㎜ 이상의 세라믹 물질의 코팅을 형성하는 공정을 포함하여 금속 금형의 스피고트 부분에 꼭끼이는 판단부를 이용하고 원심 주조에서 주조관의 단부에서 칠화를 방지함을 특징으로 하는 원심 주조에 있어서의 칠화방지 방법.

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