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코어드 와이어 피딩에 의한 Cu 용탕에의 합금 첨가 시 효율 평가
Evaluation on the Efficiency of Cored Wire Feeding in Addition of Alloying Elements into Cu Melt 원문보기

한국주조공학회지 = Journal of Korea Foundry Society, v.33 no.6, 2013년, pp.248 - 253  

강복현 (한국기술교육대학교 에너지.신소재.화학공학부) ,  김기영 (한국기술교육대학교 에너지.신소재.화학공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

To add alloying elements into a pure copper melt, the wire-feeding efficiency of cored (alloy containing) wire was evaluated using a commercial, computational fluid-dynamics program. The model design was based on an industrial-scale production line. The variables calculated included wire feed rate, ...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구에서는 아직까지 Cu합금의 제조에 사용되지 않은 코어드 와이어 피딩법의 전산모사를 통하여 와이어 피딩 시의 효율에 미치는 공정변수의 영향을 조사하였다.

가설 설정

  • Fig. 1은 용해라인에서의 와이어 피딩 모식도를 나타낸 것으로, 배합로에서 합금을 투입한다고 가정하였다. 또한 용탕의 유속은 연주되는 슬라브의 유량과 용탕유로의 단면적으로 유로 내에서의 용탕유속을 산출하였고, 이러한 용탕의 흐름을 가정하여 유체의 X+방향으로의 유속을 정의하였다.
  • 1은 용해라인에서의 와이어 피딩 모식도를 나타낸 것으로, 배합로에서 합금을 투입한다고 가정하였다. 또한 용탕의 유속은 연주되는 슬라브의 유량과 용탕유로의 단면적으로 유로 내에서의 용탕유속을 산출하였고, 이러한 용탕의 흐름을 가정하여 유체의 X+방향으로의 유속을 정의하였다. Fig.
  • 2는 계산모델을 나타낸 것으로 100 × 500 × 20 mm 크기의 모델을 길이 방향으로 50개, 높이 방향으로 250개, 두께 방향으로 10개의 요소로 나누었다. 용탕은 순 Cu로 가정하였고, 와이어의 재질은 Cu이며, 튜브 안에 Cu 분말이 들어 있는 것으로 가정하였다. 계산상 합금분말은 정의가 안 되기 때문에, 코어드 와이어의 밀도는 벌크 재질 밀도의 60%의 밀도로 입력하였다.
  • 7로 되는 지점으로 하였다. 즉 용탕 중에 와이어를 넣었을 때 용탕 표면 부근에서 용해가 되면 그 때의 와이어의 회수율은 낮아지고, 깊이 들어가면 회수율이 높아진다고 가정하면, 용탕에의 침투 깊이는 와이어의 회수율을 나타내는 간접적인 지표가 될 수 있다는 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
코어드 와이어 방식은? 분말 원재료를 금속 피복재 등으로 감싸서 와이어의 형태로 만들고 이를 릴에 감은 후 순차적으로 풀어서 용탕에 투입하는 코어드 와이어(cored wire) 방식은 첨가되는 원재료의 손실을 최소화하고 높은 효율성을 얻을 수 있는 이점이 있다. 용 강의 탈산을 위한 Ca 투입 시에도 Ca 분말을 피복하여 사용한 경우의 회수율이 높아지고, 미량의 V나 Al를 합금원소로 참가할 때에도 효율적이라고 보고되고 있다[1-5].
산화가 쉬원 원소의 경우 용탕에 투입했을때 코어드 와이어법 사용시 단점은? 실제 정확한 장입계산으로 합금원소를 투입하더라도 최종 목표 조성을 관리하는 것은 쉽지 않다. 특히 산화가 쉬운 원소의경우 용탕에 투입했을 때 회수율의 변동성이 심하고, 마이크로 합금화(micro alloying)와 같이 첨가량이 매우 적다면 화학조성의 조절이 더욱 어렵고, 회수율의 예측 또한 힘들다.
코어드 와이어 방식의 장점은? 분말 원재료를 금속 피복재 등으로 감싸서 와이어의 형태로 만들고 이를 릴에 감은 후 순차적으로 풀어서 용탕에 투입하는 코어드 와이어(cored wire) 방식은 첨가되는 원재료의 손실을 최소화하고 높은 효율성을 얻을 수 있는 이점이 있다. 용 강의 탈산을 위한 Ca 투입 시에도 Ca 분말을 피복하여 사용한 경우의 회수율이 높아지고, 미량의 V나 Al를 합금원소로 참가할 때에도 효율적이라고 보고되고 있다[1-5].
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참고문헌 (12)

  1. P. Murray, Metallurgist, "Use of cored wire to introduce metallic powders into molten metal", 41 (1997) 53-55. 

  2. S. Basak, R. Kumar Dhal and G. G. Roy, Ironmaking and Steelmaking, "Efficacy and recovery of calcium during CaSicored wire injection in steel melts", 37 (2010) 161-168. 

  3. D.A. Dyudkin, V.V. Kisilenko, V.P. Onishchuk, A.A. Larionov, and B.V. Neboga, Metallurgist, "Effectiveness of alloying steel with vanadium from cored wire", 46 (2002) 203-204. 

  4. Y. Heikiki and M. Juha, Scandinavian J. of Metallurgy, "Steel composition adjustment by wire feeding at Rautaruukki Oy Raaha steel works", 19 (1990) 142-145. 

  5. S.V. Kazakov, A.A. Neretin, S.M. Chumakov, S.D. Zinchenko and A. B. Lyatin, Metallurgist, "Treatment of converter steel with calcium-aluminum wire", 42 (1998) 173-175. 

  6. S. Sanyal, S. Chandra, S. Kumar and G.G. Roy, Steel Research Int., "Dissolution kinetics of cored wire in molten steel", 77 (2006) 541-549. 

  7. S. Sanyal, S. Chandra, S. Kumar and G.G. Roy, ISIJ Int., "An Improved Model of Cored Wire Injection in Steel Melts", 44 (2004) 1157-1166. 

  8. S. Sanyal, J.K. Saha, S. Chandra and C. Bhanu, ISIJ Int., "Model based optimazation of aluminum wire injection in steel melts", 46 (2006) 779-781. 

  9. M.G. Kim, D.C. Hwang, J.J. Choi, S.Y. Yoon, B.J. Ye, J.H. Kim and W.B. Kim, J. KFS, "Heat Flow Analysis of Ferritic Stainless Steel Melt during Ti wire feeding", 29 (2009) 277- 283. 

  10. I. Ruiz, F. Wolfsgruber and J. L. Enriquez, Inter. J. of Cast Metals Research, "Production of ductile iron with the cored wire technology", 16 (2003) 7-10. 

  11. A.M. Zborshchik, Metallurgist, "Cost-effectiveness of desulfurizing pig iron with magnesium-bearing cored wire", 45 (2001) 360-362. 

  12. B.H. Kang, W.H. Lee, J.Y. Cho, M.J. Lee and K.Y. Kim, Advanced Mater. Reasearch, "Yield of alloying elements fed by cored wire into a copper melt", 690-693 (2013) 62-65. 

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