KR20020003507A - 용융 금속 용기용 구리 계열 합금 및 이 용기의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

용융 금속을 수용하는 용기, 예컨대 용융 설비 및 정련 설비용 도가니를 제조하기 위해, 우수한 열역학적인 특성 외에도 뛰어난 용접성을 제공하는 재료가 요구된다.

이러한 용도를 위해, 본 발명에 따르면 경화되지 않은 상태의 구리 합금이 제안되며, 이 합금은 니켈(Ni) 0.2 ∼ 1.5 %, 인(P), 알루미늄(Aℓ), 망간(Mn), 리듐(Li), 칼슘(Ca), 규소(Si), 붕소(B)를 포함하는 그룹으로부터 하나 이상의 원소 0.002 ∼ 0.12 %, 불가피한 불순물을 포함하여 잔부 구리로 구성된다.

원하는 경도를 높이기 위해, 이 구리 합금은 지르코늄(Zr) 0.3 %까지 더 함유할 수 있다.

Description

용융 금속 용기용 구리 계열 합금 및 이 용기의 제조 방법{COPPER BASED ALLOY FOR MOLTEN METAL CONTAINER AND PROCESS FOR PRODUCING THE CONTAINER}

본 발명은 한편으로 용융 금속을 수용하는 용기, 예컨대 용융 설비용 및 정련 설비용 도가니를 제조하는 데에 이용되는 경화되지 않은 상태의 재료로서의 구리 합금에 관한 것이다.

다른 한편으로, 본 발명은 용융 금속을 수용할 수 있는 구리(Cu)-니켈(Ni) 합금으로 이루어진 용기를 제조하기 위한 공정에 관한 것이다.

용융 공정 및 정련 공정은 이 기술 분야에서 공지되어 있다. 이들 공정은 철 계열, 니켈 계열, 코발트 계열의 강(steel) 및 초내열 합금(superalloy)의 품질을 개선하는 데에 이용된다. 추가의 적용 분야는 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 몰리브덴(Mo) 또는 지르코늄(Zr)과 같은 비철금속(非鐵金屬)의 제조 분야이다.

도가니를 제조하기 위한 재료로서는 통상적으로 열전도율이 우수한 구리 및 구리 합금이 고려되어 왔다.

접합선이 없거나, 용접되거나, 기타 조합된 도가니는 통상적으로 둥근 튜브 형상이거나 직사각형의 기본 형상을 가진다. 그러나, 다각형 또는 정사각형의 기본 형상을 가진 도가니도 역시 이용된다. 또한, 그러한 형상은 예컨대 크랭크 축 및 압력 용기와 같은 제조 대상 부품의 최종 형상에 적합하도록 종종 이용된다.

용융 금속을 수용하는 용기, 예컨대 도가니와 같은 용기는 통상적으로 최대 4 m 까지의 길이와, 1.5 m 까지의 직경을 가진다.

용융 설비 및 정련 설비에 있어서, 일반적으로 도가니는 공정 열기를 빼앗는 역할을 하는 냉각용 외피로 둘러싸인다. 이때, 이 냉각용 외피 자체는 강 구조물로서 실시될 수 있다. 그러나, 이와는 다른 구성도 역시 고려될 수 있으며, 이때 냉각수 통로가 채널 또는 냉각 구멍의 형태로 구리 도가니의 벽에 직접 일체로 형성된다.

미국 특허 제2,155,405호에는 0.25 ∼ 3 %의 니켈(Ni), 0.05 ∼ 0.6 %의 인(P), 잔부 구리를 함유하는 구리 합금이 공지되어 있다. 전기 도체용으로 사용되는 이러한 합금은 67% IACS의 전기 전도율과 비교적 높은 인장 강도를 가진다.

또한, 유럽 특허 출원 공개 제0 249 740호에는 0.2 ∼ 1.2 %의 니켈(Ni) 및 0.04 ∼ 0.25 %의 인(P)으로 이루어진 경화된 구리 합금이 공지되어 있다. 이 합금은 고융점 금속의 연속 주조를 위한 연속 주조 몰드를 제조하기 위한 재료로서 이용되어 왔다. 이 재료는 여러 시간에 걸친 경화 처리로 인하여 115 이상의 브리넬 경도(HB) 2.5/62.5를 얻는다.

본 발명의 목적은 용융 설비 및 정련 설비의 도가니로서 이용하는 것이 바람직하고, 우수한 열역학적인 특성 뿐만 아니라 뛰어난 용접성을 제공하는 재료를 제공하는 데에 있다.

다른 한편으로는, 본 발명의 목적은 필요에 따라 복수의 부품으로 조합된 용용 금속용 용기를 제조하기 위한 방법을 제공하는 데에 있다.

이러한 목적은, 한편으로는 니켈(Ni) 0.2 ∼ 1.5 %, 인(P), 알루미늄(Aℓ), 망간(Mn), 리듐(Li), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 규소(Si), 붕소(B)를 포함하는 그룹으로부터 하나 이상의 원소 0.002 ∼ 0.12 %, 선택적으로 지르코늄(Zr) 0.3 %까지, 불가피한 불순물을 포함하여 잔부 구리로 이루어진 구리 합금을, 예컨대 용융 설비 및 정련 설비용 도가니와 같이 용융 금속을 수용하는 용기를 제조하기 위한 경화되지 않은 상태의 재료로서 이용함으로써 해결된다.

본 발명에 따라 이용될 합금은 니켈(Ni) 0.6 ∼ 1.3 % 및 붕소, 마그네슘 및 인을 포함하는 그룹으로부터 하나 이상의 원소 0.01 ∼ 0.06 %, 불가피한 불순물을 포함하여 잔부 구리를 함유하는 것이 바람직하다.

원하는 경도를 증가시키기 위해, 그 합금은 지르코늄 0.01 ∼ 최대 0.3 %를 첨가하는 것이 유리하다.

방법 상의 목적 해결은 결국 청구범위 제5항 내지 제7항에 기재된 특징에서 알 수 있다.

본 발명에 따르면, 용융 설비 및 정련 설비의 도가니와 같은 용융 금속용 용기의 재료로서 이용할 수 있고, 우수한 열역학적인 특성 뿐만 아니라 뛰어난 용접성을 제공하는 구리 합금을 얻을 수 있다.

Claims (7)

1. 용융 설비 및 정련 설비용 도가니와 같이 용융 금속을 수용하는 용기를 제조하기 위한 경화되지 않은 상태의 재료로서 이용되며, 니켈(Ni) 0.2 ∼ 1.5 %, 인(P), 알루미늄(Aℓ), 망간(Mn), 리듐(Li), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 규소(Si), 붕소(B)를 포함하는 그룹으로부터 하나 이상의 원소 0.002 ∼ 0.12 %, 불가피한 불순물을 포함하여 잔부 구리로 이루어지는 구리 합금.
2. 제1항에 있어서, 상기 니켈 함량은 0.6 ∼ 1.3 %이며, 붕소, 마그네슘, 및/또는 인의 원소 함량은 0.01 ∼ 0.06 %인 것을 특징으로 하는 구리 합금.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 니켈 함량은 1.0 ∼ 1.3 %이며, 인 함량은 0.01 ∼ 0.03 %인 것을 특징으로 하는 구리 합금.
4. 제1항 내지 제3항 중 하나에 있어서, 상기 구리 합금은 지르코늄(Zr) 0.3 %까지 함유하는 것을 특징으로 하는 구리 합금.
5. 제1항 내지 제4항 중 하나에 따른 구리 합금으로부터 용융 금속용 용기를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 구리 합금은 체류 주변 공기에서 열간 성형한 후에 냉각되는 것을 특징으로 하는 용융 금속용 용기를 제조하기 위한 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 구리 합금은 상기 열간 성형 후에 적어도 10% 정도 냉간 가공되는 것을 특징으로 하는 용융 금속용 용기를 제조하기 위한 방법.
7. 제6항에 있어서, 열간 변형된 상태에 있는 합금의 상기 냉간 가공과 후속 용접은 용접부에서 강도와 전기 전도율이 대응하는 기본 재료의 특성값의 약 15 %를 벗어나지 않도록 서로 결정해지는 것을 특징으로 하는 용융 금속용 용기를 제조하기 위한 방법.