KR101060743B1 - 반-응고 금속 합금의 처리 방법 및 장치 - Google Patents

반-응고 금속 합금의 처리 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

용융 장전물로부터 반-응고 금속 합금을 제조하기 위한 장치(10)는, 나선형으로 감긴 유도 코일(130)들 사이에 배치된 다수의 나선형 유동 파이프(132)들에 의해 구획된 수직 정렬 통로에 제공되는 수직 정렬 처리 구역(12, 12.1, 12.2)들을 포함한다. 제1 장전물을 제1 처리 구역(12) 내로 상향 이동시키는 장전 장치(20) 상에 용기(14)가 장착된다. 연속적인 장전물들이 유사한 방식으로 도입됨에 따라 이미 도입되어 있던 장전물을 처리 구역(12, 12.1, 12.2)들의 열을 따라 상방으로 가압하고, 그 결과 선행 장전물이 장치(10)의 상부로부터 배출된다. 각 처리 구역 내의 장전물에는 제어 냉각이 실시되고 유도 전자기장이 인가된다. 전자기장의 강도와 냉각 속도는 수지상 결정화를 방해하고 입상 초정 형성을 촉진하도록 제어된다.
반-응고 금속 합금, 처리 구역, 냉각 수단, 전자기장 유도 수단, 지지 수단, 장전 장치, 장전물, 입상 초정

Description

반-응고 금속 합금의 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING OF SEMI-SOLID METAL ALLOYS}
본 발명은 반-응고 금속(Semi-Soild Metal, SSM) 기술로 알려진 반-응고 상태에서의 금속 합금 처리에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 반-응고 금속 합금 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
공지된 SSM 공정법은 틱소-캐스팅(thixo-casting) 공정법이다. 틱소-캐스팅 공정법은, 소망의 미세조직을 갖는 빌렛(통상 제조업자 또는 연속 주조업자에 의해 성형 설비에 공급됨)을 제조한 후에 반-응고 상태로 재가열하고 소망 제품으로 성형하는 단계를 포함한다. 틱소-캐스팅 공정의 공지된 장점들 중 하나는, 용이하게 자동화될 수 있는 성형 설비에 의해 반-용융 금속을 처리할 수 있다는 점이다. 틱소-캐스팅 공정의 몇몇 단점들은, (전자기 교반된) 연속 주조에 의해 충분히 균질한 빌렛을 얻기 어렵다는 점, 빌렛의 재가열 중에 금속이 손실된다는 점 및 재가열 공정 중의 빌렛 표면에 바람직하지 않은 산화가 발생한다는 점 등이다. 또한, 성형 제품으로부터 발생하는 탕구부(gate)와 압탕부(riser)는 통상적으로 성형 설비에 의해 재활용될 수 없고 제조업자/연속 주조업자에게 반송되어야만 하기 때문에, 추가 비용이 발생하게 된다.
반-응고 상태의 금속을 형성하는 온도까지 빌렛을 가열한 후에 주형 성형하는 틱소-캐스팅 공정법은, 또 다른 공지의 가공법 즉 레오-캐스팅(rheo-casting) 공정법과는 다른 것이다. 레오-캐스팅 공정법에서는, 입상 또는 구상 초정(primary crystal)을 함유하는 용융 금속 합금이 연속적으로 제조되어 빌렛으로 응고되지 않은 상태에서 주형 성형된다. 이 공정에서 액상 합금은 합금 액상선과 고상선 온도 사이의 온도까지 냉각되어 반-응고 상태의 합금이 형성된다. 이러한 공정은 교반과 함께 제어된 방식으로 실시되고, 경우에 따라 결정립 미세화제가 첨가되기도 한다. 그 후, 슬러리는 소망 제품으로 성형된다. 제어 냉각 및 교반 공정의 목적은 수지상 결정화를 방지하거나 방해하기 위함이며, 그 대신에 액상 공정(liquid eutectic) 내의 부유된 입상 또는 구상 초정의 형성을 촉진한다. 제어 냉각, 교반 및 필요한 경우의 결정립 미세화제 첨가의 조합에 의하여 소망 미세조직이 얻어진다.
레오-캐스팅 공정법의 장점들 중 하나는, 성형 설비가 스크랩을 자체적으로 재활용할 수 있고 재가열을 하지 않기 때문에 금속 손실이 크지 않다는 점이다. 이 공정법의 단점들 중 하나는, 단일 단계에서 소망 미세조직을 생성하는 제어 공정이기 때문에, 최종 제품 성형 단계와 관련된 효과적인 조업을 달성하기 위해서는 본 출원인이 알고 있는 장치 및 공정은 복잡한 설계 및 제조 설비를 필요로 한다는 점이다.
본 발명의 목적은, 레오-캐스팅 공정법에 있어서 실질적으로 유용한 방법과 장치를 제공하고, 본 출원인이 알고 있는 장치와 방법에 비하여 복잡하지 않고 보다 능률적인 공정법, 즉 보다 간단한 공정법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 태양에 따르면, 최종 제품을 형성하는 데 이용하기 위한 반-응고 금속 합금을 제조하는 방법이 제공되며, 본 발명에 따른 방법은,
AC 유도 코일과 장전물 냉각 수단에 의해 구획된 처리 구역을 제공하는 단계,
상기 처리 구역과 정렬된 초기 위치로부터 직선 경로를 따라, 용융 금속의 장전물이 수용된 용기를 이동시킴으로써 상기 용기 내에 수용된 용융 금속의 장전물을 처리 구역 내로 도입하는 단계,
동시에 상기 처리 구역 내에서 장전물에 전자기 유도 역장(力場, force field)을 인가하고 제어 냉각을 실시하는 단계로서, 상기 역장은 유도 코일에 60Hz 내지 3000Hz 사이의 주파수로 100 암페아 내지 12000 암페아의 범위의 전류를 공급함으로써 유도되고 그에 따라 냉각 중의 장전물 내에 난류 및 진동 운동을 일으키기에 충분한 역장 강도를 제공하여 수지상 결정 형성 대신에 입상 초정 형성을 촉진하는 전자기 역장 유도 및 제어 냉각 단계, 및
상기 직선 경로를 따라 처리 구역 내로, 용융 금속이 장전된 후속 용기를 가압함으로써, 처리된 용기를 처리 구역으로부터 이동시키는 단계를 포함한다.
특정 합금에 대해서는, 수지상 결정화를 방해하고 입상 또는 구상 초정의 형성을 촉진하고 그에 따라 이후의 성형 또는 가공에 바람직한 미세조직의 반-응고 금속 합금을 제공하도록, 전자기장의 강도 및 냉각 속도가 선정되어야 한다는 점을 이해하여야 한다. 전자기장은 장전물 내에 난류를 일으킬 뿐만 아니라 장전물 내에 진동장(vibratory field)을 형성시킴으로써, 수지상 결정의 형성을 방해하는 데 기여한다.
용기는, 처리 구역으로부터 이 처리 구역과 직렬 배치되고 정렬된 적어도 하나의 다른 처리 구역으로 이동될 수도 있다.
본 발명에 따른 방법은, 상기 처리 구역들 중의 제1 처리 구역 내로 직선 경로를 따라 후속 용기를 연속적으로 도입함으로써 이미 도입되어 처리 구역을 차지하고 있던 용기를 가압하여 적어도 하나의 다른 처리 구역으로 이동시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 단계는, 선행 장전물이 상기 처리 구역들 중의 마지막 처리 구역으로부터 배출될 때까지 단계적 또는 순차적으로 실시된다.
따라서 다수의 처리 구역들은 직렬 배치되고 직선 경로와 정렬됨에 따라 처리 구역들의 열(train)을 제공한다. 이러한 실시예에서, 제1 처리 구역 내로 새로운 용기를 연속적으로 도입하면 처리 구역들의 열에 이미 도입되어 있던 용기들이 처리 구역들의 열을 따라 단계적으로 전진되게 된다.
처리 구역들의 열은, 열 내로의 새로운 용기의 도입에 의해 열을 따라 상방으로 전진하는 용기들과 수직으로 정렬될 수도 있다. 따라서 용기들은 단부와 단부가 접촉한 상태로 처리 구역들 내에 적재될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 방법은, 용기들을 수직으로 정렬하여 적재하기 위하여, 직선 경로를 따라 수직 방향으로 용기를 제1 처리 구역 내로 가압하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은, 제1 처리 구역 내에서 장전물을 지지하고 새로운 장전물이 도입될 때 상기 장전물의 지지를 해제함으로써 상기 장전물이 처리 구역으로부터 가압되는 것을 가능하게 한다.
특히, 용기는 제1 처리 구역 내로 상향 도입될 수 있고, 본 발명에 따른 발명은, 제1 처리 구역을 차지하는 용기를 정해진 위치에 지지하고 제1 처리 구역 내로 새로운 장전물 용기를 도입시킴과 동시에 상기 용기에 대한 지지를 해제하는 단계를 또한 포함한다. 이러한 단계에 의해, 상기 새로운 장전물 용기가 초기에는 처리 구역 내에 상기 용기를 지지(예를 들면 새로운 장전물 용기의 상단부에 상기 용기가 놓임으로써 지지)시킬 수 있고 이어서 상기 용기를 처리 구역으로부터 이동시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따른 방법은 제1 처리 구역 및/또는 다른 처리 구역들 내에서 장전물의 온도를 감지하는 단계를 포함할 수도 있다.
전자기장은 AC 유도 코일에 의하여 유도될 수 있다.
처리 구역들 중의 어느 하나 내의 냉각은, 적어도 하나의 냉각류 스트림 내에서 장전물 상에 또는 장전물을 향하여 배출되는 가스상 냉매에 의하여 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 금속 합금의 용융 장전물로부터 반-응고 금속 합금을 제조하기 위한 장치가 제공되며, 본 발명에 따른 장치는,
장전 용기를 수용할 수 있는 처리 구역,
상기 처리 구역 내에 용기가 배치되었을 때에 장전물을 냉각시키기 위한 장전물 냉각 수단,
상기 처리 구역 내에 용기가 배치되었을 때에 장전물 내에 전자기 역장을 유도하기 위한 전자기 역장 유도 수단으로서, 사용시에 100 암페아 내지 12000 암페아의 범위의 전류가 60Hz 내지 3000Hz 사이의 주파수로 공급되는 AC 유도 코일의 형태이고, 냉각 중에 수지상 결정 형성 대신에 입상 초정 형성을 촉진하기에 충분한 강도의 역장을 유도하는 전자기 역장 유도 수단, 및
처리 구역과 정렬된 초기 위치에서 장전 용기를 지지하기 위한 지지 수단과, 초기 위치로부터 직선 경로를 따라 처리 구역으로 장전 용기를 이동시키기 위한 이동 수단을 구비하는 장전 장치를 포함하며,
상기 처리 구역은, 장전 용기가 처리 후에 상기 직선 경로를 따라 처리 구역 내로 도입되는 후속 장전 용기의 가압에 의하여 이동될 수 있도록 구성된다.
장전물 냉각 수단 및 전자기장 유도 수단은, 종방향으로 형성되고 단부가 개방된 통로를 제공하도록 배치되며, 상기 통로는 처리 구역을 구획하고 통로 내로 장전 용기가 수용된다. 통로는 수직 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 장치는 처리 구역 내에서 장전 용기를 지지하기 위한 지지 장치를 포함할 수 있으며, 상기 지지 장치는 후속 장전 용기의 도입과 동시에 상기 장전 용기의 지지를 해제하여, 장전 용기가 후속 장전 용기에 의해 지지되는 것을 가능하게 하고, 후속 장전 용기가 처리 구역 내로 전진함에 따라 장전 용기가 처리 구역으로부터 이동하는 것을 가능하게 한다.
지지 장치는 후퇴 위치와 전진 위치 사이에서 이동하도록 장착된 유지 부재를 포함할 수 있으며, 후퇴 위치에서는 유지 부재가 처리 구역을 방해하지 않고 전진 위치에서는 유지 부재가 처리 구역으로 전진하여 처리 구역 내에 배치된 장전 용기를 지지한다.
유지 부재에는, 유지 부재가 전진 위치에 있을 때에 상보적인 계합 형성부(engagement formation)와 맞물리는 계합 형성부가 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 장치는, 처리 구역의 통로와 인접하고 이 통로와 정렬된 수직 방향의 추가 연장 통로를 제공하도록 배치된 전자기장 유도 수단과 장전물 냉각 수단을 구비한 적어도 하나의 다른 처리 구역을 포함할 수 있다.
따라서 처리 구역들은 다수의 처리 구역들의 열(train)을 제공할 수 있다. 바람직하기로는, 본 발명의 따른 장치는 제1 처리 구역 이외에도 2개의 추가 처리 구역들을 포함할 수 있다. 열 내의 처리 구역들은 수직으로 정렬될 수 있다.
지지 수단은, 사용시에 장전물 용기가 지지되는 장전물 지지체와, 지지체를 파지 및 파지 해제하기 위한 해제 가능형 파지 수단을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서 상보적인 계합 형성부가 장전물 지지체에 의하여 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 처리 구역(들) 내의 장전물의 온도를 감지하기 위한 온도 감지 수단을 포함할 수 있다.
장전물 냉각 수단은 독립적으로 작동 가능한 다수의 튜브 구획부를 포함할 수 있으며, 튜브 구획부는 나선형 경로를 따르고 유도 코일의 인접하는 권선부(turn)들 사이에 배치된다.
튜브 구획부는 유도 코일의 인접하는 권선부들에 고정, 예를 들면 브레이징(brazing)에 의해 고정될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치를 나타내는 3차원 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 장치의 일부를 형성하는 지지 장치의 3차원 개략도.
도 3은 도 2에 도시된 지지 장치의 전개도.
도 3a는, 도 3에서 X 방향으로 관찰하였을 경우에, 도 1에 도시된 장치의 일부의 개략적 작동 상태를 나타내는 도면.
도 4는 도 1에 도시된 장치의 일부를 형성하는 장전 장치의 일부를 나타내는 3차원 상세도.
도 5는 도 1에 도시된 장치의 일부를 형성하는 장전 장치의 또 다른 부분을 나타내는 상세 측면도.
도 6은 도 5에 도시된 장전 장치의 부분을 나타내는 3차원 사시도.
도 7은 장치와 함께 사용되는 장전 용기를 나타내는 3차원 개략도.
도 8은 도 1에 도시된 장치의 일부를 형성하는 온도 감지 수단의 3차원 상세도.
도 9는 도 1에 도시된 장치의 일부를 형성하는 전자기장 유도 수단과 장전물 냉각 수단의 3차원 사시도.
비-제한적 실시예와 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 합금의 용융 장전물(charge)로부터 반-응고 금속 합금을 생성하기 위한 본 발명에 따른 장치 전체가 도면부호 10으로 도시되어 있다.
장치(10)는 장전 용기(14)를 수용할 수 있는 처리 구역(전체가 도면부호 12로 표시되어 있음)을 포함한다. 장치(10)는, 상세히 후술하는 바와 같이, 장전 용 기(14)가 처리 구역(12) 내에 위치할 때에 장전물을 냉각하기 위한 냉각 수단(전체가 도면부호 16으로 표시되어 있음)을 또한 포함한다. 장치(10)는, 상세히 후술하는 바와 같이, 장전 용기(14)가 처리 구역(12) 내에 위치할 때에 장전물 내에 전자기장을 유도하기 위한 전자기장 유도 수단(전체가 도면부호 18로 표시되어 있음)을 또한 포함한다.
장치(10)는 전체가 도면부호 20으로 표시된 장전 장치(charging arrangement)를 포함한다. 장전 장치(20)는, 상세히 후술하는 바와 같이, 처리 구역(12)과 정렬된 초기 위치(도 1에 도시)에서 장전 용기(14)를 지지하기 위한 지지 수단(22)과, 초기 위치로부터 직선 경로(도면부호 26으로 표시된 점선으로 도시)를 따라 용기(14)를 처리 구역(12) 내로 이동시키는 이동 수단(displacement means)(전체가 도면부호 24로 표시되어 있음)을 구비한다.
상기 처리 구역(12)은, 상세히 후술하는 바와 같이, 직선 경로(26)를 따라 처리 구역(12) 내로 후속 장전 용기(14)를 가압함으로써 선행 장전 용기(14)를 처리 구역(12)으로부터 이동시킬 수 있도록 구성되어 있다.
장치(10)는 기부 부재(28)를 구비하며, 기부 부재(28) 상에는 상방으로 연설된 프레임 또는 지지 조립체(30)가 장착된다. 장전 장치(20)는 기부 부재(28) 상에 지지 조립체(30)에 인접하도록 장착된다.
도 4를 또한 참조하면, 장전 장치(20)는 전체가 도면부호 31로 표시된 선형 구동 유닛(31)을 포함한다. 도 4에는 구동 유닛(31)의 일부만이 도시되어 있다. 구동 유닛(31)은 수직으로 형성된 레일 조립체(32)를 포함하며, 레일 조립체는 수직 으로 형성된 2개의 측면(32.1, 32.2)들과 전면(32.3)을 구비한다. 수직으로 형성된 레일 부재(34)는 전면(32.3)에 장착되고 측면(32.1, 32.2)들과 평행하게 형성된다
구동 유닛(31)은 공압 작동식 주실린더(40)를 또한 포함하며, 주실린더는 측면(32.1)에 상측 자유 단부에 장착되고 이 자유 단부로부터 연설된다. 피스톤 로드(42)가 실린더(40)로부터 수직 방향으로 레일 부재(34)와 평행하도록 연설된다. 전체가 도면부호 44로 표시된 운반 조립체가 피스톤 로드(42)의 하단부에 장착된다. 운반 조립체(44)는 제2 공압 작동식 실린더(46)를 포함한다. 수평 방향으로 연설된 장착판(50)이 실린더(46)의 일측으로부터 돌출한다.
지지 수단(22)은 기부(28)와 평행하게 연설된 암(48)을 포함한다. 암(48)의 상면(48.1)은 자유 단부로부터 멀리 떨어진 위치에서 상향 절곡되어, 수직으로 연장된 지지 부재 또는 장착 부재(52)를 제공한다. 계합 형성부(53)가 고정 부재(54, 52.1)들에 의하여 장착 부재(52) 상에 장착되고, 그에 따라 실린더(46)가 암(48)에 연결된다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 계합 형성부(53)는 레일 부재(34)를 수용하고 레일 부재에 대하여 미끄럼 운동이 가능한 채널(미도시)을 구획한다.
선형 구동 유닛(31)은 도 1과 도 4에서 신장 위치에 있다. 실린더(46)의 작동은 도 4의 도면부호 56으로 표시된 방향으로 단거리 행정(short stroke)을 따라 피스톤 로드(42)를 이동시키고, 실린더(40)의 작동은 같은 방향으로 장거리 행정을 따르는 로드(42)와 실린더(46)의 이동을 일으킨다. 이러한 이동은 운반 조립체를 상향 이동시키고, 이는 레일 부재(34)를 따라 암(48)을 또한 이동시킴으로써, 도면부호 58로 표시된 방향으로 암(48)을 이동시킨다.
마찬가지로, 하방으로의 피스톤(42)의 신장은 암(48)을 도면부호 58로 표시된 방향의 반대 방향으로 이동시킨다. 조절식 정지부(55)가 제공되어, 로드(42)가 실린더의 상단부로부터 돌출되는 정도를 설정하고 따라서 행정 길이를 제어하기 위하여 이용된다.
단거리 행정 사이클은, 후술하는 바와 같이, 용기(14)의 선행 단부가 처리 구역(12)의 입구에 위치하는 곳으로 직선 경로(26)를 따라 용기(14)를 전진시키는 데 이용된다. 장거리 행정 사이클은, 후술하는 바와 같이, 이 위치에서 연속적인 처리 구역(12, 12.1, 12.2)들을 따라 용기를 전진시키는 데 사용된다.
지지 수단(22)의 자유 단부에는, 도 1, 도 5 및 도 6을 참조하여 보다 상세히 후술하는 바와 같이, 장전물 지지체(200)를 지지하기 위한 상부 원형 지지면(65)을 구비한 원통형 기부 부재(62)가 제공된다.
암(48)의 자유 단부는, 지지체(200)가 기부 부재(62) 상에 지지될 때에 지지체(200)를 파지/파지 해제하기 위한 해제 가능형 파지 수단(도면부호 60으로 표시)을 또한 구비한다. 파지 수단(60)은, 기부 부재(62)의 상측 가장자리 둘레에 원주 방향으로 이격되고 지지면(65)으로부터 상방으로 연설된 3개의 파지 부재(63)의 형태이다. 파지 부재(63)는, 이하에서 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 도면부호 64로 표시된 화살표에 의해 도시된 방향으로의 반경 방향 이동을 제한하기 위하여 장착되어 지지체(200)의 외벽을 파지/파지 해제한다.
도 2와 도 3을 다시 참조하면, 이하에서 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 도면부호 70은 처리 구역(12) 내에서 장전 용기(14)를 지지하기 위한 지지 장치 전 체를 나타낸다. 참조하기 용이하도록, 도 2, 도 3 및 도 3a를 참조하여 지지 장치를 보다 상세히 설명한다. 도 1에서는 도면을 명확하게 하기 위하여 일부 도면부호들을 생략하였다.
지지 장치(70)는, 종방향으로 이격된 다수의 구멍(78)들이 제공된 대략 사각형의 브라켓 부재(76) 및 대략 삼각형의 브라켓 부재(74)를 구비하는 브라켓 조립체(72)를 포함한다. 브라켓 부재(74)의 선단 가장자리(78.1)에는, 브라켓 조립체(72)가 조립되었을 때에 구멍(78)들과 정렬되는 다수의 구멍(미도시)들이 종방향으로 이격되어 제공되어 있다. 브라켓 조립체(72)는, 이하에서 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 전체가 도면부호 82로 표시된 트레이 조립체를 지지하는 상부 지지면(80)을 포함한다. 도 1에서 도식적으로 이해할 수 있는 바와 같이, 브라켓 조립체(72)는, 예를 들면 구멍(78)을 통과하고 선단 면(78.1) 상에 제공된 대응 구멍(미도시) 내로 삽입되는 고정 부재에 의하여 지지 조립체(30)의 내측(81)에 접하도록 배치되고, 그에 따라 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 지지 장치(70)의 위치를 설정한다.
트레이 조립체(82)는 대략 사각형의 하부 트레이 부재(84)를 포함한다. 트레이 부재(84)는, 종방향으로 형성되고 트레이 부재(84)의 일측에서 개방된 오목부(86)를 구비한다. 도 3에 가장 명확히 도시되어 있는 바와 같이, 트레이 부재(84)의 타측으로부터 트레이 부재(84)의 나머지 길이 부분을 따라 슬롯(88)이 형성되고 오목부(86) 내로 개방된다. 한 쌍의 구멍(110)들이 슬롯(88)의 개방부 근방에 제공된다. 일반적으로 원형인 구멍(92)이 트레이 부재(84)의 오목한 부분을 관통하여 형성된다. 원주 방향으로 이격된 슬롯(92.1)들이 제공된다. 트레이 부재(84)의 내측의 대향 측벽(88.1)들은 구멍(92) 영역에서 도면부호 90으로 표시된 바와 같이 일반적으로 원호의 형상이며, 따라서 평면 상태로 관찰하면 구멍(92)은 일반적으로 원형이다. 종방향으로 이격된 일련의 구멍들이 측벽(88.1) 근방에 배치된다.
지지 장치(70)는, 전체가 도면부호 94로 표시된 탈착형 지지 기구를 또한 포함한다. 지지 기구(94)는 공압 작동식 실린더(96)와 실린더(96)로부터 수평 방향으로 연설된 피스톤 로드(98)를 포함한다. 피스톤 로드(98)의 자유 단부는, 도면부호 104로 나타낸 바와 같이, 가늘어지거나 단면적이 감소한다. 탈착형 지지 기구(94)는 텅(tongue)(100) 형태의 유지 부재를 또한 포함한다. 텅(100)은 판의 형태이며, 피스톤 로드(98)의 단부(104)가 수용되는 구멍(102)이 텅(100)의 일측에 형성된다. 텅(100)의 반대측 단부는 측방향으로 이격된 한 쌍의 포크형 부재(106)들을 포함한다. 아치형의 단부 벽(108)이 포크형 부재(106)들 사이에 형성된다.
트레이 조립체(82)는 일반적으로 형상이 사각형인 커버 판(122)을 또한 포함하며, 커버 판(122)의 양면을 관통하고 측방향으로 이격된 2 열(row)의 구멍(116)들이 커버 판(122)에 형성된다. 실린더(96)의 단부 면(96.1)에는 측방향으로 이격된 한 쌍의 지지 핀들(미도시)이 제공된다. 지지 핀이 구멍(110)을 관통하고 피스톤 로드(98)가 슬롯(88)을 따라 배치되고 오목부(86) 내로 돌출하도록, 지지 기구(94)가 장착된다. 이 위치에서, 텅(100)은 오목부(86) 내에 미끄럼 가능하도록 수용된다. 커버 판(122)은, 구멍(116)이 구멍(112)과 정렬되고 구멍(116, 112)들을 통과하는 고정 부재(미도시)에 의하여 트레이 부재(84)에 고정되어 그에 따라 지지 기구(94)를 제 자리에 유지하도록, 트레이 부재(84) 상에 배치된다. 커버 판(122)은 원형 구멍(120)을 포함하고, 도 2에 가장 명확히 도시되어 있는 바와 같이, 커버 판(122)이 제 자리에 장착되었을 때에, 구멍(120)은 구멍(92)과 정렬되어 트레이 조립체(82)를 관통하는 원통형 통로(121)(도 3a 참조)를 제공한다.
실린더(96)가 피스톤 로드(98)를 후퇴시키도록 작동되면, 텅 부재(100)는 오목부(86) 내에서 도면부호 101로 표시된 화살표에 의해 도시된 방향으로 후퇴함으로써, 포크형 부재(106)가 구멍(120, 92)들에 의해 구획된 통로를 방해하지 않게 되어 구멍을 통한 자유로운 이동을 가능하게 한다. 실린더(96)가 도면부호 103으로 도시된 방향으로 피스톤 로드(98)를 전진시키도록 작동되면, 이하에서 상세히 설명하는 바와 같이, 텅(100)이 오목부(86) 내로 미끄러져 이동함에 따라, 지지체(200)를 지지하기 위한 통로 내로 포크형 부재(106)가 이동한다. 도 3a에서 알 수 있는 바와 같이, 전진 위치에 있을 때에는 포크형 부재(106)와 측벽(108) 근방의 텅(100)의 일부가 통로(121) 내로 이동한다.
도면 중 도 1을 참고하면, 전자기 유도 수단(18)은, 처리 구역(12)의 길이를 따라서 연장되며 지지 조립체(30)에 의해 지지되는 나선형으로 감긴 유도 코일(130)의 형태로 되어 있다. 냉각 수단(16)은, 유도 코일(130)의 인접하는 코일 부재들 사이에 위치된 복수의 나선형으로 감긴 유동관(132)의 형태로 되어 있다. 유동관(132)은 처리 구역의 길이를 따라서 독립적으로 작동 가능하다. 따라서, 처리 구역(12)의 길이를 따라 위치한 각기 다른 위치에 각기 다른 유량을 제공할 수 있고, 그에 따라 온도 구배를 제어할 수 있다. 유도 코일(130)과 유동관(132)은 제1 처리 구역(12)의 길이를 따라 연장되어서, 트레이(82) 내에 있는 구멍(92, 120)에 의해 제공된 통로(121)와 정렬되는 대체로 원형인 원통형 통로를 형성하는 재킷을 제공한다.
2개의 또 다른 처리 구역(12.1, 12.2)은 처리 구역(12) 위에 지지 조립체(30)에 의해 지지된다. 처리 구역(12.1, 12.2)은 이들의 통로가 처리 구역(12)의 통로와 정렬될 수 있도록 직렬로 배치되며 처리 구역(12)과 수직으로 정렬된다. 처리 구역(12.1, 12.2) 각각에는, 처리 구역(12)에 마련된 것과 동일하고 그래서 또 다시 상세하게 설명하지 않는 전자기 유도 수단(18)과, 냉각 수단이 제공된다.
처리 구역(12.1, 12.2)의 유동관(132) 및 이와 유사한 관은 배관망(도시되지 않음)에 의해 일례로 공기 공급원과 같은 가스 공급원에 연결된다.
처리 구역(12.1, 12.2)의 코일(130)들은 60Hz 내지 30,000Hz의 주파수에서 약 100 암페어 내지 12,000 암페어의 전류를 공급하는 유도 발전기에 직렬로 연결된다. 전자기장은 장전물(charge)에 교란 및 진동 운동을 유도하여서 수지상 결정 대신에 초정의 성장을 용이하게 한다.
도면들 중 도 1 및 도 8을 참고하면, 일반적으로 도면 부호 140으로 나타내고 있는 온도 감지 수단이 지지 조립체(30)에 장착되어 있다. 온도 감지 수단(140)은 지지 조립체(30)에 장착된 수직으로 연장되는 지지 암(142)을 포함한다. 도 8에서 잘 알 수 있는 바와 같이, 지지 장치(144)가 브라켓(145)에 의해 지지 암(142)에 연결되고 지지 암(142)으로부터 수평 방향으로 연장된다. 지지 장치(144)는 한 쌍의 긴 지지 부재(148)를 유지하고 있는 장착 블록(146)을 포함한다. 지지 부재(148)는 공압 실린더(도시되지 않음)에 의해 작동될 때에 장착 블록(146) 내에서 수평 방향(148.1)으로 활주 이동 가능하다. 지지 부재(148)는 또 다른 장착 블록(150)에 플랜지(147)에 의해 연결되고, 상기 장착 블록(150)으로부터는 또 다른 지지 부재(152)가 수직 방향으로 연장된다. 지지 부재(152)는 지지 부재(148)와 유사한 방식으로 수직 방향(152.1)으로 이동 가능하다. 온도 감지 헤드(154)는 수직 방향으로 연장되는 전도 부재(152)의 자유단에 장착된다. 사용시, 온도 감지 헤드(154)는 처리 구역(12.1)으로부터 출구에 위치되며, 또한 그 온도 감지 헤드에는, 이하에서 상세하게 설명하는 바와 같이, 반-응고 금속이 처리 구역(12.2)으로부터 제거될 때에 용기(14) 내에 있는 그 반-응고 금속의 근사 온도값을 측정하는 열전대(159)가 마련된다. 열전대(159)의 길이는 용기(14)의 길이를 가로지르는 온도 프로파일을 마련할 수 있도록 각기 다르게 되어 있다.
도면 중 도 5 및 도 6을 참고하면, 주각(pedestal) 또는 장전물 지지체(200)는 대체로 원형인 원통형 본체부(190)를 포함한다. 본체부(190)는 원형의 원통형 상부 부재(156)와 원형의 원통형 하부 부재(158)를 포함하고, 상기 상부 부재와 하부 부재 사이에는 이들보다 직경이 작은 허리부(192)가 마련된다. 도면 중 도 5에서 잘 알 수 있는 바와 같이, 상부 및 하부 부재(156, 158) 각각의 원주 방향으로 연장되는 대향하는 면(166, 168)들 사이에는 환형 간극(151)이 형성된다. 면(166, 168)과 허리부(192)는, 뒤에서 상세히 설명하는 바와 같이, 포크형 부재(106)를 수용하는 계합 형성부를 구획하는데, 도면 중 도 5에서는 이를 도면 부호 202로 개략적으로 도시하였다.
절두 원추형의 착좌 구조부(160)가 하부 부재(158)로부터 연장되며, 장전 장치(20)의 지지면(65) 위에 착좌되는 원형의 원통형 착좌부(180, 도 6 참조)를 형성한다. 헤드 부분(182, 도 6 참조)이 상부 부분(156)으로부터 돌출한다. 상기 헤드 부분(182)에는 링(162)이 끼워진다. 링(162)의 상부 가장자리는 헤드 부분(182) 위로 돌출하고, 도 5에서 잘 알 수 있는 바와 같이 착좌부(184)를 형성한다. 지지체는 세라믹 재료로 제조된다.
도면 중 도 7을 참고하면, 용기(14)는 일례로 오스테나이트계 스테인리스강으로 제조된 원통(220)을 포함한다. 대표적으로, 원통의 벽 두께는 약 1.6mm 내지 4.0mm이다. 원주 방향으로 형성된 림(222)이 원통(220)의 하단부에 마련되고, 기부 부재(224)가 원통 안으로 화살표(223)로 나타낸 바와 같이 위에서부터 삽입되고, 그에 따라 기부 부재(224)는 림(222)에 대해 착좌된다. 반-응고 상태의 슬러리 빌렛을 용기로부터 뽑아내려고 할 때에는 기부 부재(224)를 누르면 된다.
구동 유닛(31), 지지 기구(94), 유도 코일(130), 노즐(134), 및 온도 감지 수단(140)의 작동은, 장치(10)와 이하에서 설명하는 방식의 공정 방법을 제어하기 위하여 제어 박스(17, 도 1 참조)에 장착되어 있는 자동화 컴퓨터 공정 제어 유닛과 연동시킬 수 있다.
도면 중 도 9를 참고하면, 유도 코일(130)에는 AC 전원(도시되지 않음)에 연결되는 2개의 단부 접속부(250, 252)가 마련된다. 상기 단부 접속부(250, 252) 사이에는 다수의 나선 권선부(253)가 마련된다. 권선부(253)는 길이 방향으로 이격되어서 코일(130)의 길이를 따라서 다수의 간극부(255)를 제공한다. 장전물 냉각 수단(16)은 각각이 나선 경로를 따르는 다수의 튜브 부분(256, 258, 260, 262, 264)을 포함한다. 튜브 부분(256)의 상부의 상단부에는 기상 냉매가 통과하는 인입구(262)가 마련된다. 상기 튜브 부분(256)은 기상 냉매가 공급 지점으로 복귀할 수 있게 하는 출구(264)에서 종결된다. 두 번째의 튜브 부분(258)은 상기 출구(264)에 인접하는 기상 냉매용 인입구(266)를 구비하고 하부 출구(268)에서 종결된다. 나머지 튜브 부분(260, 262, 264)들에 대해서도 이와 유사한 독립된 회로들이 제공되는데, 이에 대해서는 상세히 설명하지 않는다. 장치가 조립되면, 튜브 부분(256 내지 264)들은 유도 코일(130)의 길이를 따라서 유도 코일(130)의 인접하는 권선부(255)들 사이에 위치되어서, 5개의 독립적으로 작동하는 냉각 회로(처리 구역의 길이를 따라서 보다 융통성 있는 냉각 제어를 제공하기 위한 것임)를 포함하는 재킷과, 전자기장 유도 수단(교란 및 진동 운동을 제공함)을 마련한다.
튜브 부분(256 내지 264) 각각에는 기상 냉매를 처리 구역(12, 12.1, 12.2)으로 보내기 위한 원주 방향으로 이격된 다수의 내향 구멍(270)(이 구멍들 중 일부만이 도 9에 도시됨)이 마련된다. 튜브 부분(256 내지 264)을 유도 코일(130)에 위치시킬 때, 튜브 부분(256 내지 264)의 권선부의 상부 부분과 하부 부분을 유도 코일(130)의 인접하는 부분들에 브레이징 용접하게 되면 튜브 부분(256 내지 264)이 유도 코일(130)에 고정되게 된다.
사용에 대해 설명하면, 도면 중 도 1에 도시된 위치에 있을 때를 기준으로 하여, 지지체(200)를 암(48)에 위치시켜서 착좌부(180)가 지지면(65) 위에 놓이도록 하고, 제어 유닛을 통하여 파지 수단(60)을 작동시켜서 핑거(63)가 내향으로 이 동되어서 지지체(200)의 하부 부재(158)와 결합하게 한다. 용기(14)를 지지체(200)에 위치시켜서 지지체의 하부 부재가 돌출 헤드(182)와 링(162)에 의해 형성된 착좌부(184) 내에 수용되게 한다.
합금의 융점보다 약 15℃ 내지 50℃의 범위로 과열시킨 용융 합금을 대기 온도로 유지되어 있는 용기(14) 안으로 주입한다. 용기(14)는, 용융 물질이 용기 벽에 묻지 않도록 하며 공정이 완료된 후에는 반-응고 합금 또는 슬러리를 용기(14)로부터 쉽게 배출시킬 수 있도록 하기 위해, 내화 용액으로 피복되어 있다.
용기(14)가 용융 금속 합금으로 장전된 상태에서, 구동 유닛(31)을 작동시켜서, 용기(14)가 시작 지점에서부터 용기(14)의 선단부와 트레이 조립체(82)의 높이가 같아지게 되는 지점까지의 직선 경로(26)를 따라서 이동될 수 있도록, 암(48)을 (실린더(46)의 작동에 의해) 화살표(58)(도 4를 참고하여 앞에서 설명한 바 있음)로 나타낸 방향에서 짧은 행정 거리로 이동시킨다. 그 후, 용기(14)를 (실린더(40)의 작동에 의해) 긴 행정 거리를 따라 이동시켜서 처리 구역(12) 안으로 보낸다. 이 과정 중에, 지지 장치(70)의 실린더(96)는, 텅(100)이 후퇴 위치에 놓여서 용기(14)로 하여금 구멍(92, 120)을 통과하여서 환형 간극부(151)와 오목부(86)가 정렬되며 핑거(63)가 슬롯(92.1) 안에 수용되게 되는 위치로 들어갈 수 있도록 작동된다. 용기(14)가 원위치에 있게 되면, 실린더(96)는, 포크형 부재(106)가 앞에서 설명한 바와 같이 환형 간극부(151) 안으로 내밀어 들어가서 지지체(200)의 지지면(166)이 포크형 부재(106) 위에 놓이고 또한 아치형 측벽(108)이 허리부(150)의 일부분 둘레에 잘 들어맞도록 작동된다. 이어서 구동 유닛(31)은 파지 수단(60)을 해제하고 암(48)을 시작 지점으로 복귀시킴으로써 작동되고, 이 때 용기(14)는 포크형 부재(106)에 의해 지지된 채로 유지된다.
용융 장전물에 난류 유동을 유도하여 진동장을 마련하기 위해 유도 코일(130)을 작동시킨다. 이와 동시에, 처리 구역(12)을 소망하는 만큼 냉각시키고 또한 그 처리 구역에 제1 핵생성 사이클을 제공하기 위하여, 노즐(134)을 통과한 공기의 유동을 조절한다. 통상적으로, 장전물은 용기의 길이를 따라서 변동폭을 약 ± 3℃ 정도로 하여 균일하게 냉각된다.
제1 처리 구역(12)에서 소정의 시간이 지난 후, 용융 금속용의 추가 지지체(200)와 용기(14)가, 제1 처리 구역(12)을 향하여 짧은 행정 거리를 따라서, 용기(14)의 상부 선단부와 처리 구역(12)에 위치한 지지체(20)의 착좌부(180)가 서로 맞닿게 될 때까지 보내진다(앞에서 이미 설명한 바와 같음). 이어서 상기 추가 용기(14)는 용기(14)를 처리 구역(12) 내에 지지하게 되고, 실린더(96)를 작동시켜서 텅(100)이 후퇴하여서 포크형 부재(106)가 통로에서 제거되도록 한다. 이어서 추가 용기(14)를 긴 행정 거리를 따라 이동시키게 되면 제1 처리 구역(12) 안으로 가압된다. 새로운 장전물은 처리 구역(12) 내에 애초부터 있었던 용기(14)와 맞닿게 되고 그리고서 다음의 처리 구역(12.1)으로 이동되고 그 처리 구역에서는 제1 처리 구역(12)에 이제 막 위치된 새로운 용기(14)의 선단부 상에 놓인 착좌부(180)에 의해 제위치에 지지된다. 후속하는 장전물이 위와 동일한 방식으로 처리 구역(12) 안으로 도입됨으로써 처리 구역(12.1) 내의 용기(14)가 처리 구역(12.2) 안으로 보내지고, 마찬가지로 처리 구역(12) 내의 용기(14)가 처리 구역(12.1) 안으로 보내진다. 다음 용기(14)가 수집되면, 처리 구역(12, 12.1, 12.2) 내의 용기들의 적층체는 최하부 용기(14)를 지지하는 포크형 부재(106)에 의해 지지된다.
처리 구역(12.2) 내에서 소정의 시간이 지난 후, 최상부의 용기(14)의 상부 개구 안으로 온도 감지 헤드(154)를 삽입시켜서 온도값을 검출한다. 온도 감지 헤드(154)는 지지 부재(148, 152)를 작동함으로써 제위치 쪽으로의 조작과 그 위치로부터 벗어나는 조작이 가능해진다. 제2 처리 구역 및 제3 처리 구역(12.1, 12.2)은 소정의 반-응고 온도 및 미세 조직을 얻기 위한 핵생성 과정을 줄일 수 있도록 하는 추가의 교반 및 제어 냉각 공정을 포함한다.
위 공정은 새로운 용기(14)를 제1 처리 구역(12.1) 안으로 이송하고 그에 따라 열을 이루고 있는 용기(14)들 각각이 하나씩 위쪽으로 보내짐으로써 계속되어서 최상부의 용기(14)가 장치(10)로부터 발출된다. 처리 구역(12.2)으로부터 제거한 샘플은, 발출 직전에 온도를 측정함으로써, 처리 구역(12.2)을 빠져나올 때의 소정의 온도를 얻기 위한 냉각 속도를 조정하는 역할을 할 수 있다.
용기(14)가 처리 구역(12.2)으로부터 발출된 후, 용기(14)는 반-응고 상태로 추가로 성형하기 위한 고압 다이 캐스팅(HPDC: high pressure die-casting) 장치의 쇼트 슬리브(shot sleeve) 쪽으로 수동으로 이송되거나 혹은 자동 장치에 의해 이송된다.
다음의 표 1은 여러 용기 또는 컵들이 장치(10)를 통과하는 시간 및 순차적 이송을 구분하여 나타낸 것이다.
유닛 당 처리 시간
처리 구역 1분 1분 1분 1분 1분 1분
12 컵1 컵2 컵3 컵4 컵5 컵6
12.1 비어 있음 컵1 컵2 컵3 컵4 컵5
12.2 비어 있음 비어 있음 컵1 컵2 컵3 컵4
HDPC 장치의
쇼트 슬리브		 비어 있음 비어 있음 비어 있음 슬러리1 슬러리2 슬러리3
이하에서는 본 발명의 장치(10) 및 방법을 이용한 실시예에 대해서 설명한다. 본 발명의 장치(10) 및 방법은 알루미늄, 마그네슘 및 아연 합금과 같은 경합금에 대한 특별한 용도를 제공한다.
<실시예 1>
알루미늄-실리콘 합금 A356을 720℃ 내지 780℃ 온도의 용융로에서 용융시켜서 유지로로 이송한다. 용융 금속 표면에 보호 가스를 제공하며 소망하는 양의 액상 합금을 용기 안으로 주입할 수 있는 도징로(dosing furnace)를 사용하였다. 주입 중의 금속 합금의 온도 변화는 소망하는 온도의 ± 1℃ 내지 2℃의 범위 내에서 제어된다. 주입 온도는 629℃ 내지 631℃였다. 이 온도에 있는 액상 금속을 수직 축에 대해 약 30° 내지 40° 기울인 용기(14)의 벽으로 주입하였다. 액상 금속 합금이 담긴 제1 용기(14)를 손이나 혹은 6축 로봇으로 지지면(65)으로 이송하여 지지체(200) 상에 배치시키고, 이어서 구동 유닛(31)에 의해 제1 처리 구역(12.1)으로 이송하였다. 약 1분의 시간 간격을 두고서, 제2 및 제3 용기(14)들을 장치 안으로 도입시켰고, 그에 따라 제1 용기는 처리 구역(12.2)에 위치되었다. 이어서 온도 감지 수단(140)을 이용하여, 반-응고 슬러리의 최종 온도 프로파일을 소망 여하에 따라 얻을 수 있도록 최종 온도를 측정하고 또한 냉각 속도를 조정한다. 후속하는 용기들은 추가 용기(14)들을 추가함으로써 발출된다. 이어서 발출된 용기들은 로봇 자동화 또는 수동 주조를 위해 대기하다가 다이 캐스팅 장치의 쇼트 슬리브 안으로 발출된다.
본 실시예에 따른 합금의 미세 조직을 광학 주사 현미경을 통하여 관찰한 사진을 도 10에 나타내었다. 알루미늄 1차 결정(A)은 수지상 결정이 없이 Al-Si-Mg의 공정 혼합체(B) 내에 산재되어 있다.
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본 출원인이 믿고 있는 바에 의하면, 본 발명의 이점은, 컨디셔닝(conditioning) 또는 처리(treatment) 구역(12, 12.1, 12.2)을 수직 방향으로 정렬시키고 용기(14)를 직선 경로(26)를 따라서 보내는 구성을 취함으로써, 본 출원인이 인지하고 있는 보다 복잡하고 부담이 되는 종래의 장치와 관련하여서 비교적 큰 바닥 면적을 사용하는 문제점이 해소된다는 것이다. 따라서, 그와 같은 장치의 자금 비용이 상당히 낮아질 것으로 예상된다. 용기(14)들을 처리 구역(12, 12.1, 12.2)을 통하여 단부와 단부가 맞닿게 하면서 순차적으로 보내고 그와 함께 처리 구역 각각에 제어 가능한 냉각 및 교반을 갖춤으로써, 레오-캐스팅 공정(rheo-casting process)에서 통상적인 소정의 긴밀한 공정 제어를 제공할 수 있는 소형의 장치에서 단순화된 방법이 제공되며, 그에 따라 출원인이 인지하고 있는 종래의 장치 및 공정들에 비해서 우수한 소정의 미세 조직과 고압 다이 캐스팅 장치에서 처리를 위한 소정의 반-응고 온도를 얻을 수 있다. 냉각 자켓을 구비하는 원형의 원통형 통로는 장전물 전체에 걸쳐 비교적 균일한 온도 분포를 제공한다. 또한 출원인이 믿고 있는 바로는, 냉각 및 그와 동시의 교반은 공정을 비교적 짧게 하며 반-응고 금속의 조직 특성을 본 발명이 인지하고 있는 종래의 장치 및 방법에 비해 향상시킨다. 또한, 본 출원인이 믿고 있는 바에 의하면, 단부와 단부가 맞닿는 적층 방식은 처리 중에 비교적 밀폐된 환경을 제공하고 그에 따라 산화의 문제가 완화된다. 본 출원인이 믿기로는, 본 발명의 장치 및 방법은 그 자체가 기존의 SSM 틱소-캐스팅(SSM thixo-casting) HPDC 장치와 쉽게 결합될 수 있게 하여, SSM 기술을 채용할 여지가 열려 있고 비교적 저렴한 투자 비용으로도 틱소-캐스팅(thixo-casting)에서 레오-캐스팅(rheo-casting) 공정으로의 전환할 수 있는 여지도 열려 있다. 본 발명의 장치 및 방법은 장치의 변경을 최소로 하면서 처리 구역의 개수를 공정, 합금 요건, 및 사이클에 맞게 변경할 수 있다는 점에서 융통성이 있다. 또한, 장치의 공간 효율성과 정밀한 디자인으로 인해 빌렛 처리용 장치의 크기를 7.5Kg을 초과하지 않게 한다. 본 출원인이 인지하고 있는 종래의 장치는 그 고유의 디자인에 의해 부과되는 경제적 제약으로 인해 위와 같은 크기면에서 보더라도 덜 적절한 것이라고 할 수 있다.

Claims (17)

  1. 최종 제품 성형에 이용하기 위한 반-응고 금속 합금의 제조 방법으로서,
    AC 유도 코일과 장전물 냉각 수단에 의해 구획된 처리 구역을 제공하는 단계,
    용융 금속의 장전물이 수용된 용기를 상기 처리 구역과 정렬된 초기 위치로부터 직선 경로를 따라 이동시킴으로써, 상기 용기 내에 수용된 용융 금속의 장전물을 처리 구역 내로 도입하는 단계,
    상기 처리 구역 내에서 장전물에 전자기 유도 역장을 인가하는 동시에 제어 냉각을 실시하는 단계로서, 상기 역장은 유도 코일에 60Hz 내지 3000Hz 사이의 주파수로 100 암페아 내지 12000 암페아의 범위의 전류를 공급함으로써 유도되고 그에 따라 냉각 중의 장전물 내에 난류 및 진동 운동을 일으킬 수 있는 역장 강도를 제공하여 수지상 결정 형성 대신에 입상 초정 형성을 촉진하는 전자기 역장 유도 및 제어 냉각 단계, 및
    상기 직선 경로를 따라 처리 구역 내로 후속 용기를 가압함으로써, 처리된 용기를 처리 구역으로부터 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반-응고 금속 합금의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용기는, 상기 처리 구역으로부터, 이 처리 구역과 직렬 배치되고 정렬된 적어도 하나의 다른 처리 구역으로 이동되는 것을 특징으로 하는 반-응고 금속 합금의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 처리 구역들 중의 제1 처리 구역 내로 직선 경로를 따라 후속 용기를 연속적으로 도입하고, 그에 따라 이미 도입되어 처리 구역을 차지하고 있던 용기가 상기 처리 구역들의 최종 처리 구역으로부터 배출될 때까지, 처리 구역을 차지하고 있던 용기를 가압하여 적어도 하나의 다른 처리 구역으로 단계적 또는 순차적 방식으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반-응고 금속 합금의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    수직으로 정렬된 용기들의 적층체를 제공하기 위하여, 용기를 제1 처리 구역 내로 직선 경로를 따라 수직 방향으로 가압하는 것을 특징으로 하는 반-응고 금속 합금의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    용기를 제1 처리 구역 내로 상향 도입하고,
    제1 처리 구역을 차지하는 용기를 정해진 위치에 지지 장치로 지지하고,
    제1 처리 구역 내로 새로운 장전물 용기를 도입시킴과 동시에, 이 새로운 장전물 용기가 초기에는 상기 용기를 제1 처리 구역 내에 지지시킬 수 있고 이어서 상기 용기를 다음 처리 구역으로 상향 이동시킬 수 있도록, 상기 지지 장치에 의한 상기 용기의 지지를 해제하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 반-응고 금속 합금의 제조 방법.
  6. 금속 합금의 용융 장전물로부터 반-응고 금속 합금을 제조하기 위한 장치로서,
    장전 용기를 수용할 수 있는 처리 구역,
    상기 처리 구역 내에 용기가 배치되었을 때에 장전물을 냉각시키기 위한 장전물 냉각 수단,
    상기 처리 구역 내에 용기가 배치되었을 때에 장전물 내에 전자기 역장을 유도하기 위한 전자기 역장 유도 수단으로서, 사용시에 100 암페아 내지 12000 암페아의 범위의 전류가 60Hz 내지 3000Hz 사이의 주파수로 공급되는 AC 유도 코일의 형태이고, 냉각 중에 수지상 결정 형성 대신에 입상 초정 형성을 촉진하는 강도의 역장을 유도하는 전자기 역장 유도 수단, 및
    처리 구역과 정렬된 초기 위치에서 장전 용기를 지지하기 위한 지지 수단과, 초기 위치로부터 직선 경로를 따라 처리 구역으로 장전 용기를 이동시키기 위한 이동 수단을 구비하는 장전 장치를 포함하며,
    상기 처리 구역은, 장전 용기가 처리 후에 상기 직선 경로를 따라 처리 구역 내로 도입되는 후속 장전 용기의 가압에 의하여 이동될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 반-응고 금속 합금 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 장전물 냉각 수단 및 전자기 역장 유도 수단은, 종방향으로 형성되고 단부가 개방된 통로를 제공하도록 배치되며, 상기 통로는 처리 구역을 구획하고 상기 통로 내로 장전 용기가 수용되는 것을 특징으로 하는 반-응고 금속 합금 제조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 통로는 수직 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 반-응고 금속 합금 제조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 처리 구역 내에서 장전 용기를 지지하기 위한 지지 장치를 포함하며, 상기 지지 장치는 후속 장전 용기의 도입과 동시에 상기 장전 용기의 지지를 해제하여 장전 용기가 후속 장전 용기에 의해 지지되는 것을 가능하게 하고, 후속 장전 용기가 처리 구역 내로 전진함에 따라 장전 용기가 처리 구역으로부터 이동할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 반-응고 금속 합금 제조 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지지 장치는 후퇴 위치와 전진 위치 사이에서 이동하도록 장착된 유지 부재를 포함하며, 상기 후퇴 위치에서는 유지 부재가 처리 구역으로부터 제거되고, 상기 전진 위치에서는 유지 부재가 처리 구역으로 전진하여 처리 구역 내에 배치된 장전 용기를 지지하는 것을 특징으로 하는 반-응고 금속 합금 제조 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유지 부재에는, 유지 부재가 전진 위치에 있을 때에 상보적인 계합 형성부와 맞물리는 계합 형성부가 제공된 것을 특징으로 하는 반-응고 금속 합금 제조 장치.
  12. 제7항 또는 제11항에 있어서,
    상기 처리 구역의 통로와 인접하고 이 통로와 정렬된 수직 방향의 추가 연장 통로를 제공하도록 배치된 전자기장 유도 수단과 장전물 냉각 수단을 구비한 적어도 하나의 추가 처리 구역을 포함하는 것을 특징으로 하는 반-응고 금속 합금 제조 장치.
  13. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 수단은, 사용시에 장전물 용기가 지지되는 장전물 지지체와, 지지체를 파지 및 파지 해제하기 위한 해제 가능형 파지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 반-응고 금속 합금 제조 장치.
  14. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장전물 냉각 수단은 독립적으로 작동 가능한 다수의 튜브 구획부들을 포함하며, 상기 튜브 구획부들은 나선형 경로를 따르고 유도 코일의 인접하는 권선부들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 반-응고 금속 합금 제조 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 튜브 구획부들은 유도 코일의 인접하는 권선부들에 고정되는 것을 특징으로 하는 반-응고 금속 합금 제조 장치.
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