KITECH 생산기술 전문지

주조 공장에서 회수철(return scrap)은 자원 재활용, 공정 효율, 제품 품질 등 측면에서 매우 중요한 장입재(charge material)이다. 회수철은 철계 주조 공장에서 제품을 만들고 난 뒤에 발생, 회수되며, 다시 용해되어 제품으로 만들어지면서 재활용(recycling)되는 자원이다. 철계 주조 공장의 주요 장입재인 고철, 선철, 회수철 등은 모두 재활용 자원이라는 공통점을 가지고 있는데, 회수철은 공장 내부(in-house)에서 발생 및 재활용의 반복 주기를 가진다는 특징이 있다. 주조 공장 내에서 발생, 재활용하는 회수철은 주조 방안(casting design)과 불량 제품으로 크게 분류된다. 주조방안 회수철은 주입컵(pouring cup), 탕구(sprue), 탕도(runner), 주입구(gate), 압탕(riser), 가스 배출구(gas vent hole)등으로 구성된다. 이 중에서 특히 탕도, 압탕 등이 회수철 중 차지하는 비중이 큰데, 주조 공정 및 에너지에 미치는 영향도 크다.철계 주조 공장에서 회수철은 장입재 총 중량의 절반 정도를 차지하는 경우가 많다. 국내 철계 주물의회수율(casting yield)이 전반적으로 약 50% 수준이기 때문이다. 회수철은 장입재 중 차지하는 비율이높아서 어떻게 사용되느냐에 따라 공정, 제품에 미치는 영향이 클 수밖에 없다. 특히 회수철의 크기, 형태 등은 장입, 용해 공정에 영향을 크게 미치기 때문에 사용하는 에너지에도 영향을 크게 미친다. 주조공정을 개선하고, 에너지를 효율화하기 위해서는 회수철을 절단 전처리하여 소형화하는 것이 핵심이다.절단은 기계적, 열적, 화학적 방법 등으로 분류할 수 있는데, 본 연구에서는 기계적, 열적 방법을 주로 시도하였다.철계 주조 공장에서 에너지 비용은 제조 비용의 12~18% 정도를 차지한다 [1]. 용해 에너지 손실을 최대한 줄이는 것이 정말 중요한데, 다양한 손실 요인을 그림 1과 같이 특성 요인도(fishbonediagram)의 형태로 정리하여 표현하였다. 이는 주조 공장의 에너지 절감 방안 연구 결과 [1]로부터 요약한 것이다. 이 중에서 장입재, 전력 등과 관련된 연구 [2~7]가 최근 진행되었다. 본 연구에서는 주조공정 개선 및 용해 에너지 효율화를 위해 실시한 회수철의 절단 전처리 연구 사례 두 건을 소개해본다.