<기출>
- 금속 21-3-4 구상흑연주철을 만들기 위해서는 흑연 구상화를 현저하게 저해하는 S의 함량을 낮추 어야 하므로, 용탕의 S량을 낮추는 방법 3가지를 설명하고, 탈황법으로서 분사주입법 (injection process) 및 포러스플러그법(porous plug process)에 대하여 설명하시오.
1. 개요
1) 주철(Cast Iron)의 정의
2.11% 이상의 탄소를 함유하는 철의 합금
단단하기는 하나 부러지기 쉽고, 강철에 비해 쉽게 녹이 발생함
주조하기가 쉬워 공업용 재료로 널리 사용됨
- 주조성이 우수하여 크고 복잡한 것도 제작 가능
- 값이 저렴함
- 주물의 표면은 단단하고 칠이 잘 됨 (도장)
- 마찰저항이 우수하고 절삭가공이 쉬움
- 인장강도, 휨 강도 및 충격값이 작으나 (잘 깨짐) 압축강도는 큼
[열처리|금속재료, 2023] Fe-C계 평형상태도에서 공석반응(eutectoid reaction)과 공정반응(eutectic reaction)
0. 키워드 / 무엇을 설명해야하는지? Fe-C 평형상태도 공석, 공정반응의 정의 각 반응의 메커니즘 1. 개요 Fe-C계 평형상태도 : 금속합금의 조성, 온도, 압력을 변화시켰을 때, 평형상태에서 출현하
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2) 주철의 종류
- 회주철 (Grey Cast Iron)
- 백주철 (White Cast Iron)
- 반주철 (Mottled Cast Iron)
- 보통주철
- 고급주철 (펄라이트주철)
- 합금주철 (Alloy Cast) : Cu, Cr, Mo, Ni, Ti
- 고합금주철 (특수목적 주철)
- 미이하나이트 주철
- 구상흑연주철
- 칠드주철
- 가단주철
- 흑심가단주철
- 펄라이트가단주철
- 백심가단주철
3) 황(S)의 역할
일반적으로 MnS(황화 망간)으로 존재하며 재료의 강도를 저하시키므로 불순물로 분류됨
- 많이 편석될 경우 강재의 약점이 되어 파괴의 원인이 됨
- 인장력, 연신율, 충격치를 감소
- 절삭성 증대 (고절삭강에 사용)
- 흑연의 구상화를 저해
- 인장강도, 연신율 감소
2. 탈황법
일반적으로 황은 여러 악효과를 가져오지만, 구상흑연주철을 만들때 흑연의 구상화를 저해하여 구상흑연주철 제조시 필히 제거해야한다.
회주철에서 황은 흑연화를 저해하기 때문에 냉금층이 깊어지게 되고 유동성을 나쁘게 하며 접종 효과를 감소시킴
탈황법으로는 분사주입법 (injection process) 및 포러스플러그법(porous plug process), 고로탕도탈황법 (turbulator법), 레이들탈황법(치주법), 요동레이들법 등이 있음
Mn을 첨가하면 탈황의 효과가 있음 (MnS로 존재)
1) 탈황제 종류
① 칼슘카바이드, 탄화 칼슘 (CaC2)
융점이 1650도 정도의 높은 온도
탈황반응이 발열 반응이라 용탕의 온도가 저하되지 않음
② 나트륨회, 탄산나트륨 (Na2CO3)
융점이 850도 정도로 온도가 낮아서 탈황률이 양호
발생하는 슬래그의 유동성이 좋아 제거하기 곤란함
탈황시간이 길어지면 복황 현상이 발생
탈황반응은 흡열반응이기 때문에 용탕의 온도가 저하됨
③ 생석회
④ 석회질소(CaCN2)
⑤ 수산화나트륨 (NaOH)
탈황률이 우수함
⑥ 마그네슘 (Mg)
2) 용탕표면첨가법
- 소량의 용탕 탈황시 사용
- 칼슘카바이드를 용탕의 표면에 첨가 or 레이들 바닥에 칼슘 카바이드를 깔고 용탕을 주입한 후 충분히 교반
- 비교적 다량의 탈황제를 요하여, 탈황률도 좋지 않음
3) 분사 주입법 (Injection Process)
- 칼슘 카바이드 분말을 질소와 혼합하여 분사
- 분사관은 흑연관 또는 내화재로 피복한 동관 사용
- 깊이 찔러 넣어서 주입하는 것이 탈황률이 좋음
- 칼슘 카바이드 외에 탄산나트륨, 산화칼슘 등도 사용됨
4) 포러스 플러그법 (porous plug process)
- 레이들 바닥에 다공성의 내화물을 놓고 압축된 불활성 가스를 불어넣어 용탕을 교반
- 탈황제로서 칼슘카바이드 분말 or 탄산나트륨 분말을 용탕 표면에 첨가
- 온도 강하가 심함 (칼슘카바이드는 60 ~ 100도, 나트륨회에서는 120도가량 온도 강하)
5) 요동레이들법
- 편심반의 대 위에 레이들을 놓고 한방향 혹은 왕복회전요동을 하여 용탕을 교반
- 이때 칼슘카바이드를 첨가하여 탈황
6) 연속탈황법
- 큐폴라 홈통에 탄산나트륨을 연속적으로 첨가
- 혹은 전로속에서 기계적으로 교반
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