주강공장 주물사관리에

의한 주강품의 품질

향상지원

2013.10

본 분석물은 미래창조과학부 과학기술진흥기금과

복권기금을 지원받아 작성되었습니다.

2

머 리 말

조선공업의 발전에 의하여 주강품의 수요가 증가함에 따

라 주강품의 생산량도 증가하고 있습니다. 그러나 주강품

의 생산에 있어서 사용하는 주형의 선택은 극히 제한을

받고 있습니다. 이는 주강품이 주철품에 비하여 탄소함유

량이 낮으므로 이로 인하여 용탕에 가스의 용해도가 증가

하여 많은 량의 가스가 혼입되어 응고과정에서 외부로 방

출하지 못하면 기포 불량발생의 원인이 되고 있습니다.

그러므로 이는 주강품에서 발생하는 기포 불량원인과 주

형의 강도저하로 인하여 발생하는 문제점을 해결하고 자

경성주형의 주물사 관리법에 대한 기술지원에 의하여 이

루어진 결과보고서 입니다.

이 보고서는 「ReSEAT 프로그램 사업」의 일환으로 저

희 한국과학기술정보연구원 ReSEAT 프로그램에 참여하

신 김창규, 최창옥 전문연구위원이 작성한 것으로, 필자의

노고에 감사드립니다. 아울러 본고의 내용은 필자의 사견

일 뿐 저희 연구원의 공식견해가 아님을 밝혀둡니다.

2013년 10월

한국과학기술정보연구원

원 장 박 영 서

목 차

제1장 개 요 ··············································································1

1. 정보지원의 필요성 ·························································· 1

2. 정보지원의 목적 ······························································ 2

3. 참여연구원 ······································································· 2

제2장 지원 내용 ·······································································3

1. 정보지원 업체의 요구사항 ·············································· 3

2. 정보지원의 범위 및 내용 ················································ 4

제3장 지원 프로세스 ······························································20

1. 1차 지원 ········································································· 20

2. 2차 지원 ········································································· 21

3. 3차 지원 ······································································· 22

.

.4. 4차 지원 ········································································ 23

.

제4장 지원결과 ·······································································24

참고문헌 ·················································································27

5

표 목차

<표 1-1> 참여연구원······································································· 2

<표 2-1> 용탕중의 가스근원 ··························································· 5

<표 2-2 > 주형중의 가스근원························································· 8

<표 2-3> 알루미나계 인공사의 화학성분예 ································· 8

<표 2-4> 주물사의 LOI 측정결과 ················································· 18

그림 목차

<그림 2-1> 원료사(신사)의 입형(신영금속 1차) ···························· 9

<그림 2-2> 알루미나계인공사의 입도분포(신영금속1차) ··········· 10

<그림 2-3> 고사의 입도분포(신영금속 1차) ································ 11

<그림 2-4> 재생사의 입도분포 (신영금속 1차) ··························· 11

<그림 2-5> 원료사의사입자표면 (신영금속 1차) ························· 12

<그림 2-6> 고사의입형(신영금속 1차) ········································· 13

<그림 2-7> 고사의 사입자표면(신영금속 1차) ····························· 13

<그림 2-8> 재생사의 입형(신영금속 1차) ···································· 14

<그림 2-9> 재생사의사입자표면 (신영금속 1차) ························· 14

<그림 2-10> 원료사(신사)의 입형(신영금속 2차 ·························· 15

<그림 2-11>원료사의사입자표면 (신영금속 2차) ························· 15

<그림 2-12>고사의입형(신영금속 2차) ········································· 16

<그림 2-13>고사의 사입자표면(신영금속 2차) ····························· 16

<그림 2-14>재생사의 입형(신영금속 2차) ···································· 17

<그림 2-15> 재생사의사입자표면 (신영금속 2차) ······················· 17

1

제1장

개 요

1. 정보지원의 필요성

○ 주강품의 생산에 있어서 사용하는 주형의 선택은 극히

제한을 받고 있다. 이는 주강품이 주철품에 비하여 탄소

함유량이 낮으므로 이로 인하여 용탕에 가스의 용해도가

증가하여 다량의 가스를 함유하므로 응고시 외부로 방출

하지 못하고 기포 등 불량이 발생할 가능성이 높아 진다.

○ 정보지원을 요청한 기업체에서는 사용하는 주형의 강도

가 낮아 제품 품질에 영향을 미치므로 이를 개선하기 위

한 주물사관리법에 대한 정보지원과 사용 중인 자경성주

형의 최적 조형방법과 사용한 폐주물사의 재생법에 대한

정보지원을 요청하였다.

○ 주물사관리방법과 자경성주형의 조형방법을 개선하여 주

형의 강도를 증가하여 생산제품의 품질을 향상하고 폐주

물사의 재생정도를 조사하여 개선방법을 제시하므로 이

를 현장에서 적용할 수 있는 정보지원이 필요하다.

2

○ 한국과학기술정보연구원 ReSEAT 프로그램 전문연구위

원 김창규, 최창옥는 실제현장을 방문하여 문제점을 조사

분석하고 이에 필요한 정보를 ReSEAT사업에서 축적한

자료를 조사하여 신청업체에 부족한 기술을 전수하고자

한다.

2. 정보지원의 목적

○ 본 정보지원의 목적은 생산하는 주강품의 불량률을 감소

하기 위한 주물사의 관리방법과 자경성주형의 조형방법

과 재생방법을 개선하여 주형의 강도를 증가하고 생산제

품의 품질을 향상하여 불량률을 감소하기 위한 기술정보

를 제공하고자 한다.

3. 참여연구원

<표 1-1> 참여연구원

구분 성명 직위 전공 업무

ReSEAT

프로그램

김창규 전문연구위원 금속공학과제 책임자,

기업현황 분석, 기술전수

최창옥 전문연구위원 금속공학 정보지원,현장기술지도

3

제2장

지원 내용

1. 정보지원 업체의 요구사항

○ 정보지원 요청업체인 (주)신영금속은 선박용 주강품을 전

문 생산하는 기업체로서 생산하는 주요재질은 탄소강이

다.

○ 주강품의 생산에 있어서 사용하는 주물사는 알루미나질

인조사(세라믹스)에 점결제로 알카리페놀수지(알파셋트(α

-set))를 주형 및 중자제조에 사용하고 있다.

○ 사용하는 주형의 강도가 낮아 재품품질에 영향을 미치므

로 이를 개선하기 위한 주물사관리법에 대한 지원을 필

요로 하였다.

○ 생산하는 제품에 기포 등 불량이 발생하므로 이를 개선

하기 위한 방안을 요청하였다.

○ 새로운 주물사로 각광을 받고 있는 알루미나질 인조규사

의 특성에 대하여 자료를 요청하였다.

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2. 정보지원의 범위 및 내용

○ 주강품에 발생하는 기포불량의 원인으로서는 가스에 의

한 것으로 강이 용해과정에서 고체에서 액체로 상변태가

일어날 때 발생하는 가스는 용강 중에 고용하며 온도가

상승하면 고용량이 증가하며 더욱이 탄소 함유량이 낮으

면 가스 고용량은 증가 한다.

○ 용해과정에서 용탕에 고용(흡수)된 가스는 응고 될 때 용

탕의 온도가 낮으면 외부로 방출되나 외부로 방출되지

못한 가스는 원자상태로 존재하다 응고가 완료되면 분자

상태로 되어 기포로 강 주물에 존재 한다.

○ 주강품에 발생하는 기포불량은 용해과정에서 발생하는

용탕중의 가스에 의한 것 이외에 용탕을 주형에 주입할

때 용탕과 주형의 반응에 의하여 주형으로부터 발생하는

주형중의 가스가 용탕에 고용되어 응고과정에서 외부로

방출되지 못하고 존재하면 기포로 되어 불량을 발생한다.

○ 주강품의 품질은 용탕이 주형 내에서 응고 하려고 할 때

의 보유하고 있는 가스의 영향을 크게 받는다. 이때의 가

스는 수소(H₂), 산소(O₂), 질소(N₂)가 주체이며 조건

에 따라 이들은 단독 혹은 화합물이나 혼합물의 가스체

로서 주강품의 결함원인이 된다.

○ 용탕중 가스의 근원으로서는 <표2-1>와 같이 열거한다.

5

<표2-1> 용탕중의 가스근원

가스종류 기 스 근 원

수 소

① 용해원재료 중의 수분, 수산화물 유기물

② 노내 분위기 중의수소, 수분

③ 노내 첨가물에 부착 또는 함유하는 수소,

수분, 유기물

④노로부터 출탕시, 주형에 주탕시의 분위기

중의 수분, 수소

⑤ 노, 레이들, 중의 수분

산 소

① 용해원재료중의 산화물

② 정령시에사용하는 산화제

③ 노내분위기중의 산소

④ 노로부터 출탕시,주형에 주탕시의 분위기

중의 산소, 수분

⑤ 노, 레이들, 중의 수분

질 소

① 용해원재료, 첨가제중의 질소

② 노내 분위기중의 질소

③ 노로부터 출탕시,주형에 주탕시 분위기중

의 질소

④노, 레이들 등 내화제중의 질소

○ 용해용 원재료에 녹이 많은 경우 ,또는 수분이 부착되어

있는 경우 그리고 유기물계의 피복물이나 도료가 혼합한

경우에는 용락 할 때 용탕중의 수소와 산소는 높은 값을

나타낸다. 특히 습도가 높으면 용탕중의 가스량이 많다.

6

○ 용해로에서 레이들로 출탕 및 주형에 용탕주입 등에 있

어서는 레이들 및 탕도 등의 건조 불충분에 의한 수분

그리고 분위기 중의 습기의 혼입 등에 의하여 용탕중의

수소는 증가하고 분위기, 내화물 등으로부터 산소나 질소

가 혼입되기도 한다.

○ 주형중의 가스의 근원을 열거하면 <표2-2>와 같다.

<표 2-2> 주형중의 가스 근원

가스종류 가 스 근 원

수 소

① 혼련시에 가해지는 수분

② 각종 유기점결제 및 보조제의 분해

③ 점토류의 결정수

④ 재흡수수분

산 소

① 점토류에 혼입되어 있는 탄산염 등의 분해

② 각종 유기점결제 및 보조제의 분해

③ 주물사, 점토류 중의 산화중의 산소

④ 위의 각종원인에 의한 수분

질 소① 주형의 유기점결제 분해

② 도형제의 분해

○ 용탕중의 가스가 원인이 되어 발생하는 결함 중에 가장

많은 것이 기포계 결함이며 이의 발현상태나 위치에 따

라 blowholes, , pinholes, skin blowholes 등으로 부른다.

○ 또한 가스가 직접적인 주요 인자가 되지는 않으나 수축

공(shrinkage pipe) 이나 미소 공격을 발생하게 한 경우

7

여기에 가스사 집중하여 결함을 더욱 확대 조장하는 경

우도 있다. 더욱이 용탕 중에 기인하는 산화물은 현미경

적 비금속게재물, 육안적 흠집 혹은 산화물상으로서 기포

계 결함과 함께 주조품 품질에 큰 영향을 준다.

가. 알루미나계 원료사 (주물사) 특성

○ 현재 주강공장에서 사용 중인 주물사는 알루미나계 인공

사로서 Al₂O₃ 및 SiO₂를 주성분으로 하고 있다.

그러나 실제 자연에서 생산되는 Al₂O₃ 및 SiO₂성분

으로 구성된 물질( aluminum silicate) 은 천연내화물질

로서 주물사로 사용하는것은 다음과 같은 종류가 있다.

① Mullite(3Al2O3․2SiO2)

Al2O3 SiO2 비중 해리온도

71.8% 28.2% 3.15 1550～1830℃

② Kyanite (cyanite )

Al2O3 SiO2 비중 분해온도

62.9% 37.1% 3.56~～3.67 1325℃

③ Sillimanite

Al2O3 SiO2 비중 분해온도

62.9% 37.1% 3.24 1350℃

④ Andalusite

8

Al2O3 SiO2 비중 분해온도

62.9% 37.1% 3.1～3.2 1350℃

○알루미나계 인공사사의 화학성분의 예를 <표2-3>에 표시

한다.

<표2-3> 알루미나계인공사의 화학성분 예

No.1. No. 2. No. 3. No.4 No.5 No.6 No7Al2O3 73.32 72.03 60.79 60.83 75.05 69.47 70.78SiO2 17.20 19.95 35.82 35.70 18.69 22.9 20.26Fe2O3 3.82 2.76 1.22 1.18 2.12 2.54 2.52Na2O 0.07 0.06 0.27 0.19CaO 0.40 0.56 0.93MgO 0.38 0.38 0.46 0.39K2O 0.95 0.89 0.7 0.94TiO2 3.58 3.31 0.83 0.86 3.39 3.83 4.0

비중 3.03 2.75 2.73

주) No.!～No.4 는 시중에서 사용되고 있는 주물사

No. 5～No.7는 신영금속에서 사용하고 있는 주물사

○ 알루미나계 인공사의 Al2O3함유량이 70%이하이면 주철

용으로 가능하나 주강용으로는 불순물의; 함유량이 많아

내화도가 낮아 적합하지 못한 것으로 사료된다. 따라서

주강용으로는 Mullite 성분에서 제시한바와 같이 Al2O3

함유량이 70% 이상인 것을 선택할 필요가 있다.

○ 알루미나계 인공사의 입형을 현자현미경으로 관찰하면

<그림 2-1>과 같다. 입형이 원형으로 되어 있어 점결제

의 소모량이 적고 통기성이 우수하고 충진성도 우수하여

9

강도도 향상하게 된다. 또한 입자의 강도가 높아 재생시

입자가 파쇄되지 않아 주물사로서 재생률이 높다.

<그림2-1>원료사(신사)의 입형(신영금속1차)

○ 사용중인 신사의 입도분포 시험결과를 <그림2-2>에 나

타내었다. 40 Mesh를 정점으로 하여 3 screen으로 구성

되어 있는 이상적인 입도분포를 갖고 있으며 AFS GFN

는 32.54로 되어 있으며 200mesh 이하의 미분을 함유하

지 않고 있다.

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<그림 2-2> 원료사의 입도분포(신영금속1차)

나. 사용중인 주물사의 특성

○ 유기점결제를 사용하고 재생사를 사용하는 경우 주강품

에 발생하는 불량의 원인을 조사하기 위하여 사용하는

주물사의 특성을 시험 하였다.

○ 사용한 원료사(신사)의 입도분포는 <그림2-2>에 표시 하

였으며 원료사를 사용하여 주형을 제조 사용한 고사(폐

주물사)의 입도분포를 <그림2-3>에 나타내며 이를 재생

한 재생사의 입ㄷ분포는 <그림2-4>에 나타내었다.

11

<그림2-3> 고사의 입도분포 (신영금속 1차)

<그림2-4> 재생사의 입도분포(신영금속 1차)

12

○ 원료사(신사)를 주물사로 사용하는 경우 주물사의 배합 ,

조형, 주입 등의 과정에서 원료사의 조대입자는 약간 파

괴 현상이 일어나는 것으로 나타내며 또한 고사를 재생

하는 과정에서도 조대입자가 파괴 되는 현상을 보이고

있으나 미분을 발생하지 않은 것으로 보이고 있다.

○ <그림2-5>는 원료사의 사입자 표면상태를 나타내고 있

다. 대체적으로 사입자 표면이 미려한 상태를 나타내고

있다.

<,그림2-5>원료사의 사입자 표면(신영금속1차)

○ ,<그림2-6>는 사용한 고사의 입형을 나타내며 <그림

2-7>는 고사의 사입자표면을 나타내고 있다.

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<그림2-6> 고사의 입형(신영금속1차)

<그림2-7> 고사의 사입자표면(신영금속1차)

14

○<그림 2-7>에서 나타낸 바와 같이 사입자표면에 점결제

등 불순물이 부착되어 있는 것을 알 수 있다.

<그림2-8> 재생사의 입형(신영금속 1차)

<그림2-9>재생사의 사입자표면 (신영금속 1차)

15

<그림 2-10> 원료사(신사)의 입형(신영금속 2차)

<그림 2-11> 원료사(신사)의 사입자표면(신영금속 2차)

16

<그림2-12> 고사의 입형 (신영금속 2차)

<그림2-13>고사의 사입자표면(신영금속2차 )

17

<그림2-14> 재생사의 입형(신영금속 2차)

<그림2-15> 재생사의사입자표면 (신영금속 2차)

18

○ <그림2-9>에서 나타낸바와 같이 재생한 주물사의 사입

자표면이 <,그림2-7>에서 보인바와 같이 재생전보다 부

착한 불순물이 많이 제거 된 것을 알 수 있다.

○ 따라서 재생정도를 판단할 수 있는 주물사의 적열감량

(LOI)측정결과는 <표2-4>와 같다.

<표2-4> 주물사의 LOI 측정결과

사의종류 1차시험(06.12) 2차시험(07.02)

신사 0.0 0.0

고사(페주물사) 0.85 0.87

재생사 0.70 0.58

○ LOI에 대하여 1,2차 시험결과 고사에 비하여 재생사의

LOI값는 다소 감소 되었어나 LOI값이 높으면 가스발생

량이 많아 용탕 주입시 용탕의 열에 의하여 LOI가 분해

되어 가스가 발생하여 용탕에 혼입되므로 기포발생의 원

인이 되므로 LOI값을 낮게 관리 할 필요가 있다.

○재생사의 LOI 값을 감소하기 위해서는 재생설비의 검토와

재생사에 신사의 량을 증가시켜 LOI값을 감소시키는 방

법을 고려 할 필요가 있다.

○,<그림2-10>는 사용하는 신사 (원료사) 2차시험결과로서

사입의 입형을 나타내며 <그림2-11>는 원료사의 사입자

표면을 나타내는 전자현미경조직사진이다.

○<그림2-12>및 <그림2-13>는 고사의 입형 및 사입자표면

이며 <그림2-14>및 <그림2-15>는 재생사를 나타낸다.

19

다. 주강공장 환경문제

○ 제품에 발생하는 가스결함의 주원인은 물리적인 요인과

야금학적인 요인으로 분류한다. 물리적인 요인은 주형이

나 중자의 통기도가 나쁘 공기가 제품에 잔유하거나 대

기중의 습도 증가에 의하여 주형내의 수분이 증가하는

것이라 생각한다.

○ 또한 탕구나 탕도의 형상이 나쁘 주형중에서 용탕이 난

류를 일으켜 흡입된 공기가 기포로 되어 제품에 잔존 하

는 경우도 있다.

○ 야금학적 요인으로서 주형이나 중자의 수분이 충분히 건

조되지 않은 샅태에서 주입에 의하여 수분이 용탕과 반

응한다. 또한 점결제나 접착제와 반응하여 가스 결함발생

의 원인이 된다. 더욱이 용탕의 탈산불충분에 의하여 가

스가 잔유하여 일어나는 경우도 있다..

○ 공장내부가 협소하여 주형에 용탕 주입후 충분한 냉각을

한후 탈사를 하고 탈사한 주물사를 완전히 냉각한 다음

에 재생을 하여야 하지만 완전 냉각되지 못한 상태에서

재생을 하고 이를 사용하므로 주물사는 대기 중의 수분

을 흡수하고 또한 더거운 주물사에 의하여 주물사 배합

시 점결제는 경화되어 주형의 강도를 저하시켜 불량원인

이 되며 주물사에 함유된 수분은 용탕 주입시 가스를 발

생하여 기포 발생 원인이 되기도 한다..

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제3장

지원 프로세스

1. 1차 지원

○ 일시및장소: 2013년 4월 16일(화요일), (주)신영금속사무실

○ 참석자: 박원철, 이명훈, 김민섭, 김창규, 최창옥,

○ 주제 및 토의사항

-주강품생산에 있어서 사용하는 주물사는 알루미나계 인

공사를 사용하며 또한 주형점결제는 알카리페놀수지를

사용한 알카리페놀자경성주형법(알파셋드법)을 사용하고

있다.

- 알루미나계인공사는 Al2O3 및 SiO2를 주성분으로하는

자연에서 산출되는 mullite계 내화재료와 유사하나 인공

적으로 제조하므로 사용하는 원료에 따라 성분이 다르므

로 불순물이 많으면 주형의 내화도와 가스발생량이 많으

므로 재료의 선택에 주의를 요한다.

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-사용하는 알루미나계 인공사늕 입형이 구형이므로 통기

성이 우수하고 점결제의 소모량도 적으며 충진성이 우수

하여 강도가 높고 또한 주형제조 ,주입, 재생등의 공정에

서 내파쇄성이 우수한 재료이므로 분진의 발생이 적은

재료이다.

2.. 2차 지원

○ 일시및장소: 2013년 5월 27일(월요일), (주)신영금속사무실

○ 참석자: 박원철, 이명훈 김민섭, 김창규, 최창옥,

○ 주제 및 토의사항

-주물사 1차시험결과 원료사의 입도분포는 40 mesh를 정

점으로 하여 3 screen으로 구성되어 있어 이상적인 입도

분포를 갖고 있으며 주물사배합, 조형, 주입 탈사 재생과

정에서 조립자가 파손되어 입도분포의 이동은 있으나 미

분이 발생하는 등 주물사의 노화 현상은 일어나지 않았

다.

-사용한 주물사의 재생시험결과에 의하면 고사(폐주물사)

에 함유된 LOI 함유량이 0.85에서 재생에 의하여 0.70으

로 감소하여 18%로 감소하므로 재생설비의 재생효과가

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없으므로 재생설비에 대한 검토가 필요하다.

-주형에 함유된 LOI 량이 많으면 용탕주입시 분해되어 가

스를 발생하여 기포결함의 원인이 되므로 배합사의 LOI

함유량감소가 필요하다.

3. 3차 지원

○ 일시및장소: 2013년 7월 15일(월요일), (주)신영금속사무실

○ 참석자: 박원철, 이명훈 김민섭, 김창규, 최창옥,

○ 주제 및 토의사항

- 2차 주물사에서 고사의 LOI 함유량이 0.87%에서 재생사

의 LOI 함유량이 0.59%로 감소하여 전체적으로 32%가

감소 하였으나 재생사의 LOI 함유량을 0.5% 이하로 감

소가 필요하다. 이는 주형으로부터 가스발생량을 감소하

기 위한 방법이다.

- 재생사의 온도가 높아 배합사로 사용하는 경우 첨가한

점결제가 주물사의 온도에 의하여 경화 반응을 일어켜

경화제와 반응이 일러나지 않므로 주형의 강도가 낮아

결함을 발생하므로 주물사의 충분한 냉각이 필요하다.

23

4. 4차 지원

○ 일시및장소: 2013년 8월 30일(금요일), (주)신영금속사무실

○ 참석자: 박원철, 이명훈, 김민섭, 김창규, 최창옥,

○ 주제 및 토의사항

-공장내부가 협소하여 사용한 주물사가 충분히 냉각되지

못한 상태에서 재생되어 사용되면 공장내 대기중의 습도

에 의하여 수분을 흡수하여 주형내의 수분을 증가하여

용탕 주입시 가스를 흡수하여 가스를 발생할 원인이 되

고 있다.

-공장내에 습도가 높으면 용해를 위하여 장입하는 재료나

용해, 출탕, 주입하는 과정에서 대기중의 수분을 흡수하

여 응고과정에서 기포를 발생하게 된다. 따라서 공장내

습도 감소를 위한 조치도 필요하다.

-용해과정에서 용탕에 용해되어 있는 가스를 탈산하기 위

하여 알루미늄을 첨가하나 알루미늄량이 충분하지 못하

면 탈산효과 부족으로 가스결함을 발생한다. 예로서 Al

을 0.05%첨가하엿으나 탈산효과부족으로 Al 0.07%를첨

가하여 유효한 효과가 있다는 보고도 있다.

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제4장

지원결과

○ 조선공업의 발전에 의하여 주강품의 수요가 증가함에 따

라 주강품의 생산량이 증가하여 2011년도 우리나라 주강

품의 생산량은 160,000톤으로 전년도에 비하여 2%정도

증가한 것으로 발표되고 있다.

○ 주강품의 생산에 있어서 사용하는 주형의 선택은 극히

제한을 받고 있다. 이는 사용하는 주형의 점결제에 의하

여 여러 가지 가스가 발생하여 주강제품에 기포 발생에

영향을 미치기 때문이다.

○ 주강품은 주철품에 비하여 탄소함유량이 낮으므로 이로

인하여 용탕에 가스의 용해도가 증가하여 용해과정이나

주입과정에서 발생하는 가스가 용탕에 많이 고용되어 응

고시에 외부로 전부 방출하지 못하고 일부용탕에 남아

있으므로 기포(pin hole, blow hole)로 되어 제품에 기포

불량이 발생할 가능성이 높게 된다.

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○ 현재 사용 중인 알루미나계 인공사 (일명 세라비스)의 입

도분포는 40 mesh를 정점으로 3 screen으로 구성되어

있으며 AFS GFN 는 32.54로서 입형은 구형으로 이상적

인 주물사라고 할 수 있다.

○ 알루미나계 인공사는 자연에서 산출되는 Mullite와 유사

하나 인공적으로 제조하므로 주성분인 Al2O3 및 SiO2함

유량이 낮으면 불순물이 많아 가스를 발생하거 내화도가

닞게 되는 문제가 있으므로 Al2O3 및 SiO2가 높은 것

을 선택 할 필요가 있다.

○ 사용하는 주물사의 고사(폐주물사), 재생사의 시험결과

재생설비의 재생효과가 낮아 재생사의 LOI이 높게 나타

내므로 재생효과를 높이기 위하여 재생설비의 검토가필

요하며 또한 신사의 사용량을 증가하여 배합사의 LOI

값을 감소시켜 용탕 주입시 주형으로부터 가스발생량을

감소시킬 필요가 있다.

○ 공장내부가 협소하여 주입으로부터 응고, 탈사, 재생에

이르기 까지 시간이 짧아 사용한 주물사는 충분히 냉각

되지 못한 상태에서 재사용되므로 공장내의 분위기로부

터 수분을 흡수하여 상당한량의 수문을 함유한 상태에서

주형이 제조되고 여기에 용탕을 주입하므로 가스발생의

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원인이 되고 이로 인하여 기포를 발생할 가능성이 높아

진다.

○ 공장내 환기가 잘 이루어지지 않고 습도가 많아 장입하

는 재료와 용탕이 분위기로부터 수분을 흡수 할 가능성

이 많고 용해, 출탕 주입시 용탕이 분위기로부터 수분을

흡수하므로 응고시 외부로 방출하지 못하고 남아 있어

가스발생을 증가 시킬 수 있다. 따라서 주입하는 날에

기후를 비교하면 날씨에 의하여 변화하는 습도가 제품의

가스결함에 영향을 미친다는 보고도 있다.

○ 주강품의 경우 용탕중의 가스량에 대하여 탈산제로서 알

루미늄등을 첨가하여 하였으나 탈산효과부족으로 용탕에

가스가 함유되는 경우도 있으므로 탈산제를 보다 많이

첨가하면 양호한 결과를 얻게 될 것이다.

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참고문헌

1. Clyde A. Sanders: "Foundry Sand Practice",American

Colloid Company, pp531~532, 1971

2. 牧野 浩, 小野政己, 親松 徹 “구상소결인공사를 사용한 후란

주형의 주형강도 향상” 일본주조공학회 제162회 전국강연

대회, pp35, 2013

3. (재) 素形材센터, “주강의 생산기술“ pp577~580, 2000.

4.. AFS, "Chemical Bonded Cores and Molds",pp68~72, 1987

5. 최창옥 “주조결함현상과의개론”, 모니터링분석, 한국과학기술

정보연구원 2013

6. 최창옥, “후란주형에 의한 소물주강품의 가스결함저감”, 하이

라이트, 한국과학기술정보연구원, 2012

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저자소개

김창규

․ 인하대학교 공과대학 금속공학과 졸업 공학사

․ 동아대학교 공학박사

․ 전 부경대학교 금속공학과 교수

․ 한국과학기술정보연구원 ReSEAT 프로그램 전문연구위원

최창옥

․ 인하대학교 공과대학 금속공학과 졸업 공학사

․ 한양대학교 공학박사

․ 전 동아대학교 금속공학과 교수

․ 한국과학기술정보연구원 ReSEAT 프로그램 전문연구위원