1. 철 재료
1) 선철
① 고철에 비해 불순물이 적고, 성분이 일정하여 균일한 양질의 제품을 제작하는 데 좋다.
② 순수성이 있고, 유동성이 좋으므로 건전하고 질긴 성질의 주물 제품을 제작할 수 있다.
③ 탄소가 4 % 정도이므로 가격이 저렴한 고철(철 스크랩)을 배합하여 재질을 조절한다.
④ 주철 주물용 선철은 중량이 일정하고 다른 원재료 비중보다 커서 적치 및 운반이나 장입이 보다 효율적이고 경제적이다.
⑤ 표면적이 적기 때문에 산화가 적으며, 선철 고유의 특성으로 고인장 주물이나 고급 주물의 원료로 적합하다.
2) 고철
고철의 분류는 KS D 2101의 용도에 의하여 용해용, 재생용, 잡용으로 구분하며, 그 중 용해용 고철은 품질에 따라 분류하면 A종(탄소 고철), B종(저탄소 고철), C종(저인, 저황, 저탄소 고철), D종(합금 고철), E종(잡용 고철)로 구분할 수 있다. 고철은 일반적으로 녹이 적은 것이 좋으며, 황 성분이 낮으므로 구상흑연주철을 만들 경우에는 중요한 원료가 된다.
3) 합금철
ㆍ페로 실리콘(Fe-Si)
페로 실리콘은 규소의 함유량에 의해서 KS에서는 1~5호로 분류하고 있다. 저주파 유도로에서 주철의 규소 함유량 조정과 접종, 탈산의 목적으로 첨가한다.
페로 실리콘은 KS 2호 품의 규소 75 %, KS 3호 품에 가까운 50 %인 것이 많이 사용되며, 크기는 중간 정도의 10~100 mm의 것이 적당하다.
ㆍ페로 망간(Fe-Mn)
페로 망간은 망간 및 탄소 함유량에 의해서 KS 규격으로 분류하며, 보통 주철 중의 망간 함유량을 조정하기 위하여 주로 사용된다. 또 탈산, 탈황의 목적으로 사용되고 있다. 고탄소 페로 망간이 저탄소 페로 망간보다 가격이 저렴하고 녹기 쉬우므로 많이 사용된다.
ㆍ페로 크롬(Fe-Cr)
페로 크롬은 주철의 인장강도 및 경도를 증가하여 내마모성, 내열성을 증가시키며, KS 규격에서는 탄소 함유량에 따라 분류하며, 일반적으로 고탄소 페로 크롬이 가장 많이 사용된다. 레이들에 첨가시에는 온도가 저하되지 않고 수분이 제거될 정도로 예열하고, 크기는 2~4 mm 정도가 좋고 미분이 많으면 소모가 많아진다.
※합금철 첨가 방법은 성분 조정을 위해서 가탄제의 용입 후에 첨가하고, 접종시는 레이들 바닥에 넣으면 녹지
않고 바닥에 달라붙기 때문에 용탕을 레이들에 약간 받은 후 떨어지는 부분에 조금씩 첨가하면 된다.
4) 기타 재료
ㆍ가탄제
가탄제는 일반적으로 고정 탄소가 높고 황(S)의 함유량이 적은 전극 흑연석이 사용되며, 특히 구상흑연주철을 용해할 때는 황(S)의 성분이 적은 가탄제를 사용해야만 한다. 가탄제의 가탄 속도 및 가탄율은 용탕의 교반 운동, 가탄제의 종류, 가탄 방법, 가탄 온도, 용탕의 조성 등에 따라 결정된다.
ㆍ탈황제
탈황제로는 일반적으로 칼슘 카바이드(CaC2)와 탄산나트륨(Na2CO3)이 주로 사용되고 있으며, 그 외에 생석회(CaO), 석회질소(CaCN2) 및 수산화나트륨(NaOH) 이 사용되고 있다.
칼슘 카바이드는 약 73 % CaC2 으로서 융점이 1650 ℃ 정도의 높은 온도이기 때문에 용탕과의 접촉이 잘 이루어지며, 탈황 반응시 발열 반응이므로 용탕의 온도가 저하되지 않는다.
탄산나트륨은 융점이 850 ℃ 정도로 온도가 낮기 때문에 탈황률이 양호하지만 슬래그의 유동성이 좋으므로 제거하기 곤란하고, 탈황 시간이 길어지면 복황 현상이 발생하며, 또 탈황 반응은 흡열 반응이기 때문에 용탕 온도가 저하하는 단점이 있다.
ㆍ접종제
주철에 함유되어 있는 성분은 5원소로서 흑연 조직에 복잡한 영향을 미치는데, 보통 Si는 흑연의 생성을 촉진시키고 S는 이를 방해한다. 따라서 Si를 흑연화 촉진 원소, S를 흑연화 방해 원소라 한다. 접종제 원소가 흑연의 생성에 미치는 영향을 표에 나타내었다.
<접종제의 영향>
ㆍ구상화제
구상화제는 Mg계, Ca계 등으로 분류되며, 실제로 사용시에는 Fe-Mg, Fe-Ca, Fe-Si-Mg 등의 합금으로 사용하며, 이 합금들은 처리가 간단하고 안전하며, 용탕에 용해 분산되어 용탕 중에서 교반 작용을 일으킨다.
ㆍ조재제
주철의 용해시에 염기성 조업을 하는 경우 슬래그의 화학 반응에 의한 용탕의 화학 조성에 미치는 영향이 크고 열풍 조업, 칼슘 카바이드 첨가 조업일 경우에는 화학 반응도 더 활발해져서 슬래그 관리의 필요성이 크게 요구된다. 따라서 조재제의 선택 및 사용량을 잘못 적용하면 소정의 용탕 조성을 얻기 어려우므로 유의
해야 한다.
※조재제로는 주로 석회석, 형석, 백운석 등이 사용된다. 석회석은 CaCO3를 주성분으로 하며, 천연적으로 가장 많이 산출되는 염기성의 암석으로 비중이 2.6~2.8 정도이며, 슬래그의 점성을 증가시켜 유동성을 저하시킨다.
출처 : 서울특별시교육청 주조 자료 참고
