기타 주조법 #1 (쇼 프로세스 주조, 칠드주조, 연속주조법)

1. 쇼 프로세스 주조 (Shaw Process) 주형법은 일종의 정밀 주조법으로서 영국의 고고학자 Shaw 형제가 로마시대 유물을 복제하기 위해 수축하지 않고 통기성이 좋은 정밀 내화물 주형으로 개발한 것이다.

모형에 내화재와 가수분해된 Ethyle silicate 및 jelly제의 혼합물을 충전시킨 후 경화되어 경질고무처럼 되었을 때 모형을 뽑아내면 탄성에 의해 원모형과 같은 주형으로 된다. 이 방법의 가장 특이한 점은 생형주형의 표면을 급 가열함으로써 미세한 균열을 균일하게 하여 주형을 건조할 때 일어나는 주형의 수축을 방지함과 동시에 통기성을 좋게한다는 점이다. 또 이 주형법엥서는 점결제인 규산질이 겔화하는 도중에 탄성이 남아 있을 때 모형을 빼내므로 경사가 없거나 심지어는 약간 역경사인 모형이라도 사용 가능하다는 이점이 있다. 

 

   1) 특징

 

      ⓐ 복잡한 모양이나 곡면도 잘 나오며 크기에 제한이 없고 원형재료에 제한이 없다.

      ⓑ 치수가 정밀하고 주물표면이 아름답다.

      ⓒ 용탕 주입시 열팽창에 의한 주형의 변형이 거의 없다.

      ⓓ 인베스트먼트 주형법과 달리 분할형이다.

      ⓔ 대량생산이 어렵고, 주형재료비가 비싸다.

 

   2) 제조 방법

  

      ⓐ 원형 : 쇼 프로세스에 있어서 원형의 치수 정밀도와 표면의 양부는 직접 주물에 영향을 미치므로 충분한 정도와 평활도가 요구된다. 원형 재료는 양질의 목재, 플라스틱 및 금속류가 사용되고 그 밖에 탄성 모형으로서 실리콘 고무 등을 이용하면 매우 편리하다. 금속은 치수 정밀도 및 표면의 평활도가 좋은 것이 만들어진다. 금속의 종류는 특별한 제한은 없으나 절삭성이 좋고, 가공 다듬질이 용이하며 녹슬지 않는 재료가 좋다. 

      ⓑ 주형 재료 : 쇼 프로세스의 점결제는 에틸실리케이트를 가수 분해한 규산질이다. 내화물은 그 조건으로 열팽창이 적고 변태점이 없으며, 용융 금속과 반응하지 않고 또한 쇼 슬러리로 했을 때의 유동성이 양호한 것으로 지르콘, 알루미나, 샤모트, 용융 실리카, 올리빈샌드, 탄화 규소 등이다. 이와 같은 내화물의 선택은 용탕의 온도, 성분, 제품의 가격 등에 따라서 정해진다. 

 

   3) 조형법 : 쇼우 조형법에는 올 쇼우 몰드법과 백업 몰드법으로 분류한다. 올 쇼우 몰드법은 모형 위에 슬러리를 주입하여 주형을 제작하는 방법이다. 백업 몰드법은 모형위에 유점토로 채우고 주형을 제작하고 유점토를 제거한 후 그 공간에 슬러리를 주입하여 제작하는 방법이다. 

 

2. 칠드 주조 : 주철 주물이나 주강에서는 내마멸성이 부족하기 쉽다. 따라서 알맞은 성분을 가진 주철 용탕을 적당한 주형에 주입하여 필요한 부분만을 금형으로 냉각시킬 때, 냉각속도가 빠른 부분은 흑연의 정출이 방해되어 펄라이트와 유리 시멘타이트로 되므로 그 곳의 단면은 매우 단단하고 내마멸성이 좋은 백선 조직이 된다.(백주철) 반대로 냉각속도가 느린 즉, 금형으로부터 멀리 떨어진 내부 측과 모래형 부분은 서냉되어 연하고 질긴 회선으로 된다. 이러한 두가지의 성질을 모두 갖춘 주물을 칠 주물(Chilled Casting) 이라 하며, 강 및 비철의 압연과 제지공장에서 사용되는 칠드 롤(Chilled Roll)에 많이 쓰인다. 칠 바퀴, 분쇄기용 해머, 라이너 등에도 이용되고 있으며 여기서는 칠 주물에서 가장 일반적인 칠드 롤에 대해 알아보자.

 

   1) 주원료 : 칠 주물을 주조할 때 중요한 것은 급랭되는 곳은 백선화, 서냉되는 곳은 회선화 되기 쉬운 성질을 가진 일반 주철이나 선철을 사용한다. 필요에 따라서는 성분 조절용으로서 망간-철, 인-철, 크롬-철, 몰리브덴-철, 니켈-철, 규소-철 등이 사용된다. 규소-철은 철의 조절을 위해, 망간-철은 탈산제, 인-철은 용탕의 유동성을 돕기위해 사용되고, 몰리브덴이나 니켈은 조직을 개선하고 경도를 높이는데 사용된다.

 

3. 연속 주조법 : 연속 주조법이란 정련된 용강을 일정한 형상의 주형에 연속 주입하여 반 응고된 주편을 주형하부에서 연속으로 빼내어 Bloom, Slab, Billet 등을 얻는 작업이다. 

 

   1) 장, 단점

장점	단점
편석이 적다 냉각조건에 의해서 조직을 조정할 수 있다 주물표면이 매끄럽고 단면치수를 조정할 수 있다 재질이 균일한 Ingot을 생산할 수 있다	실용상 250~300mm 두께에 제한이 있다 소량, 다품종생산에 부적당하다

 

   2) 조괴법과의 비교 : 조괴법은 용탕을 주형에 주입하여 조괴(잉곳)를 제작하는 것을 말한다. 조괴법의 공정은 용강정련 → 주형주입 → 조괴 → 균열로 가열 → 분괴압연, 연주법은 용강정련 → 연속주조기주입 → 주편 → 분괴압연을 한다.

 

   3) 연속주조 형식과 설비 

 

      ⓐ 레이들 (Ladle) : 용해로에서 용강을 받아 턴디쉬까지 운반하는 기구로 불활성가스를 취입하여 품질, 조업의 안전을 기한다.

      ⓑ 턴디쉬(Tundish) : 주형에 용강을 공급하기 위한 중간 용기로 주형에 용탕의 주입량을 조절하고, 용강을 주형에 분배하며, 용강으로부터 개재물을 부상 분리하는 역할을 한다.