알루미늄 주조 클리닉
~알려줘요 카나에 씨!~

등장 캐릭터

제1화 멈추지 않는 반품

나기사: "이것도 수축 공... 원청에서 하드 스팟 지적을 받아서 플럭스 양도 늘리고 처리는 열심히 하고 있는데. 도대체 왜 줄어들지 않는 거야..."

미나토: "나기사, 또 그 작은 수첩이랑 씨름하고 있나? 현장은 경험과 감이야. 뭔가 바꿔보고 싶은 마음은 알겠지만, 괜히 건드렸다가 불량이 지금보다 늘어나면 네가 책임질 수 있어?"

나기사: "과장님! 용탕 온도도, 다른 주조 조건도 이전과 똑같아요. 플럭스를 저렇게나 늘렸는데도 해결되지 않는 건 이상합니다. 뭔가 우리가 놓치고 있는 원인이 분명 있을 거예요..."

미나토: "그 ‘놓치고 있는 무언가’를 쫓아봤자 끝이 없어. 알루미늄이란 놈은 원래 그런 거야. 옛날부터 그랬어."

미나토: "어쨌든, 다음 로트는 내 '감퓨터'로 미세 조정할 테니까. 나기사, 넌 이번엔 빠져 있어."

제2화 야마사키 사장과 상사 영업사원

야마사키: "주조 결함 대책을 지시했을 텐데, 불량률이 또 올랐군. 눈앞의 이익은 줄어들고, 게다가 가공비나 파손된 공구 비용까지 우리가 떠안게 생겼어. 반품이 이렇게 많으면 전부 리턴재로 쓰기도 힘들고, 고철로 팔아봤자 헐값인데. 로트별 편차가 회사엔 치명적이라고 미나토에게 입이 닳도록 말했는데도... 품질 편차는 원청 라인을 멈추게 하고, 우리에 대한 신뢰를 무너뜨려. 아직 원청에서 크게 화내진 않았지만, 이건 언제 터질지 모르는 시한폭탄이야..."

야마사키: "숙련공의 경험칙만으로는 한계가 있어. (좋아, 결심했어. OO산업의 오노 군이 전에 소개해 준 그 기술 고문 서비스를 의뢰해 보자. '비싸다고 생각하실 수도 있지만, 불량률이 줄어 금방 본전을 뽑을 수 있고, 직원들의 지식과 지혜가 되니 장기적으로는 오히려 이득입니다'라고 자신만만하게 말했던 게 인상적이었어.)"

오타니: "여보세요, XX산업 오노입니다. 사장님, 안녕하십니까! 오늘 무슨 일이십니까? 아, 지난번에 두고 간 플럭스는 써보셨나요? 그거, 효과 끝내주죠?"

야마자키: "아, 오타니 군. 그게... 미나토 과장이 쓰던 플럭스가 무난하다고 고집을 부려서 아직 못 써봤어. 그것보다, 전에 기술 서포트 소개해 줬잖아. 그걸 좀 부탁할 수 있을까? 플럭스를 늘려봐도 도무지 해결이 안 돼서 말이야."

제3화 카나에

카나에: "오타니 씨에게서 알루미늄 주조에 새로운 지견과 기술을 도입하고 싶어 하신다고 들었습니다. 오늘은 먼저 열분석을 이용한 용탕 품질 관리에 대해 설명드리고, 현장 테스트를 진행하겠습니다. 그 결과에 따라 피더와 플럭스도 테스트해 보고 싶으시다는 거죠? 유료 서비스인 만큼 확실하게 조사해 드리겠습니다. 다만 한 번만으로는 기술이 정착되기 어려우니, 괜찮으시다면 기술 지원 연간 계약도 검토해 주십시오."

카나에: "아차, 인사가 늦었습니다! 카나에 하이테크의 카나에라고 합니다. 잘 부탁드립니다!"

미나토: "카나에 씨라고요, 네네 잘 부탁합니다. (어디에나 있는 흔해 빠진 불량 대책 컨설턴트겠지. 사장님한테 무슨 바람을 넣은 거야? 학자 나부랭이의 쓸모없는 이론이나 늘어놓겠지, 정말! 내가 알아서 해결하겠다고 사장님한테 말했는데!)"

나기사: "카나에 하이테크의... 카나에 씨!? (와아! 뭐든 새로운 걸 배우는 건 즐거워~ 신난다!)"
카나에: "네! 맞습니다! 자, 시작해볼까요!"

카나에: "그럼 열분석을 이용한 용탕 품질 관리에 대해 설명해 드릴게요. 알루미늄-실리콘 상태도는 다들 잘 아시죠?"

카나에: "왼쪽의 흰 선이 여러분이 아시는 Al-Si 상태도입니다. 이건 순수한 재료로 온도와 습도가 관리된 실험실에서 측정한 이론 데이터죠. 하지만 현장에서 사용하는 잉곳은 JIS나 ASTM 규격 내라 하더라도 불순물이 포함되어 있어, 이 빨간 라인으로 어긋나게 됩니다.

즉, 여러분이 생각하는 온도에서 응고되지 않는다는 뜻입니다. 응고가 지연되면 어떤 결함이 생기는지는 잘 아시겠죠. 우린 실험실이 아니라, 바로 이 현장에서 주조하고 있으니까요! 안 그렇습니까, 미나토 과장님?

왼쪽의 빨간 상태도와 오른쪽의 열분석 냉각 곡선은 이 파란 점선으로 연결됩니다. 즉, 상태도상의 실제 온도 변화를 시계열(X축)로 나타낸 것이 냉각 곡선입니다. Y축은 상태도와 같은 온도고요. 오른쪽 곡선에서도 AC4CH의 초정(初晶)과 공정(共晶)을 명확히 관찰할 수 있습니다.

이·게 바로 교과서에는 없는, 알루미늄과 실리콘의 상태를 알 수 있는 '전개도'입니다. 참고로, 그냥 심심해서 곡선을 그리고 있는 게 아니라, 정밀하게 측정하고 계산하고 있습니다. 다음 그림을 보시죠."

카나에: "이것은 실제 분석 화면입니다. 기밀 유지를 위해 구체적인 지표와 계산식은 블러(모자이크) 처리했습니다만, 예를 들어 산화물이나 핵생성 포텐셜을 분석하고 있습니다. 이러한 요소들의 수준은 주조 결함에 막대한 영향을 미칩니다."

카나에: "이건 저희가 무료로 공개한 파이썬 스크립트입니다. 분석할 때마다 좌표(x=SLS, y=SSPC)를 입력하기만 하면, 이런 도트 다이어그램을 생성해 줍니다. 결과 평가 방법은 다른 에피소드에서 소개하겠지만, 기본적으로 점들의 추이를 보면 용탕 품질이 좋아지는지 나빠지는지 알 수 있죠. 이를 통해 잉곳과 플럭스를 과학적으로 선정하고, 플럭스 양이나 처리 방법을 최적화할 수 있습니다. 저렴한 재료를 조달하더라도, 이 툴을 쓰면 불량이 가장 덜 나올 만한 선택지를 골라낼 수 있게 됩니다."

"SLS와 SSPC는 독자적인 지표입니다. SLS는 '국소 응고 시간', SSPC는 '과냉각'과 관련이 있죠. 이론이 어렵게 들려도 걱정 마세요. 그냥 무료 파이썬 프로그램을 써서 숫자만 입력하면 알아서 그래프를 그려주니까요. 스마트폰이나 태블릿에서도 실행되니, 자유롭게 커스터마이징해서 사용하세요!"

모든 용탕은 이렇게 조닝(구역화)할 수 있습니다. 어디를 목표로 용탕을 만들지는 성분이나 주조 방안, 설비 및 주조 조건에 따라 달라집니다. 그럼... 귀사의 용탕은 어디에 해당합니까?

카나에: "그럼 현장으로 가볼까요?"
사장: "카나에 씨, 흥미로운 지견 고맙네. 이대로 진행해 주게. 나머지는 과장과 나기사에게 맡기겠네."

제4화 현장 트라이

미나토: "그래서, 도대체 뭘 하려는 거야?"
나기사: "과장님, 그건 됐고요. 슬래그 제거 도구 좀 치워주세요."

나기사: "이게 열분석 장치 '라이프니츠'군요!!"
미나토: "도구는 치웠어."
나기사: "잘했어요, 과장님! 오늘 아주 쓸만하시네요."
카나에: "그건 그렇고... 220V 전원 좀 빌릴게요. 본체 내장 온도 조절기에 열전대 케이블을 연결하고, 스탠드 쪽에 용탕 채취용 컵을 세웁니다." 카나에: "이 용탕은 평소대로 플럭스 처리를 한 거죠? 그럼 컵에 용탕을 부을게요..."

카나에: "정확하게 분석하는 요령은, 도중에 주저하지 말고 단숨에 부어서 넘치게 하는 겁니다. 마지막에 페일 캔을 덮어서 바람과 주위 온도를 차단합니다. 이렇게 하면 여름철이나 겨울철이나 분석 결과가 안정적이죠."

5분 경과 (계측 시간)

나기사: "판정은 어떤가요?"
카나에: "역시 예상대로네요. 용탕이 지저분합니다. 아까 도가니 안에서 래들을 움직였을 때의 반응만 봐도 알 수 있었지만, 산화물이 많네요. 사실 산화물에는 두 종류가 있는데, 자세한 건 다음에 설명할게요. 원인은 플럭스가 부족하거나, 아니면 플럭스 자체가 듣지 않는 겁니다. 플럭스를 추가해서 처리한 뒤 다시 측정해 볼까요? 추가 처리 후에 결과가 더 나빠진다면, 이 플럭스는 효과가 없다는 뜻입니다."

추가 처리 후 재분석

5분 경과 (계측 시간)

카나에: "기분 나쁘게 듣지 않으셨으면 좋겠습니다만, 지금 쓰시는 플럭스는 효과가 없거나, 애초에 맞지 않는 것일지도 모릅니다. 아까 말씀드린 '두 종류의 산화물'과 관련된 얘기인데요. 플럭스가 제대로 듣고 있다면 해로운 산화물을 제거해 주니 이 숫자는 작아져야 하고, 반대로 핵생성 사이트는 늘려주니 저 숫자는 커져야 합니다. 불량이 제로라면 상관없겠지만, 결함이 나오고 있으니 이걸 고치지 않으면 줄어들지 않아요. 이 수치를 보니... 가스 결함이나 미스런(주탕 불량)도 생기지 않나요? 내부 잔류 응력도 있는 것 같은데, 가공 후에 변형이 온다거나..."

미나토: "그런 것까지 알 수 있어?"
카나에: "네. 수치를 SLS-SSPC 매트릭스에 대입해 보면 다 알 수 있죠."

"나트륨계 플럭스가 도가니나 로의 수명을 단축시킨다는 건 잘 알려진 사실이죠. 기술적인 세부 사항은 지금은 생략하겠지만, 사실 용탕에도 그 흔적을 남깁니다.

바로 그걸 나타내는 특징적인 곡선이 여기 나오고 있어요. 이건 실리콘이 영향을 받고 있다는 뜻이고... 즉 인장 강도에도 문제가 생겼을 가능성이 높다는 얘기죠."

제5화 해결책

카나에: "사실 오늘 저희 플럭스와 플럭스 피더를 가져왔습니다. 저희 제품은 효과가 뛰어나고, 그런 해로운 부작용도 전혀 없거든요. 그러니 이걸로 용탕을 처리해서, 똑같이 다시 분석해 봅시다."

계속

다음 이야기 / Coming Up Next
플럭스 선정 방법 및 최적 첨가량
진정(Calming)과 침정(Settling)의 차이에 대해
재료(잉곳) 선정 방법
K몰드(K-Mold)에 대해
Ti-B(티타늄 보론) 사용법
탈가스 장치에 대해
피더 부착형 탈가스 장치에 대해
감압 응고 장치에 대해
유동성 시험 장치
SEM 분석 / 기계적 특성 시험
열분석만 있다면 회수재(리턴재)만으로도 양품을 만들 수 있는 건

브로슈어 / Brochures

문의하기 / Contact Us

아래 양식을 작성하신 후 보내기 버튼을 클릭해 주십시오.