KR101129514B1

KR101129514B1 - 마그네슘 합금의 불균일 냉각 방지장치

Info

Publication number: KR101129514B1
Application number: KR1020040111524A
Authority: KR
Inventors: 김인준; 안상호; 방원규; 성환진
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원; 주식회사 포스코
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2012-03-30
Also published as: KR20060072798A

Abstract

본 발명은 낱장으로 된 마그네슘 합금 판재를 온간 압연하는 장치에 있어서 압연이 완료된 판재가 적재 과정에서 두께 방향으로 불균일하게 냉각되는 것을 방지해 주는 장치에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 불균일 냉각 방지장치는, 마그네슘 합금 판재를 온간 압연하는 장치에 있어서 압연롤의 후단에 설치되어 압연이 완료된 마그네슘 합금 판재가 적재되는 받침대 상에는 마그네슘 합금 판재가 먼저 안착되도록 격자 형태의 냉각 방지판이 설치된다.

마그네슘 합금, 온간 압연, 냉각 방지판, 가열수단

Description

마그네슘 합금의 불균일 냉각 방지장치{Apparatus for preventing magnesium alloy from heterogeneous cooling}

도1은 종래의 마그네슘 합금 압연공정을 도시한 도면.

도2는 두께방향으로 불균일하게 냉각된 마그네슘 합판의 조직사진.

도3은 본 발명에 따른 방지장치를 도시한 도면.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 압연롤 2: 마그네슘 합금 판재

3: 받침대 4: 냉각 방지판

본 발명은 마그네슘 합금의 불균일 냉각 방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 낱장으로 된 마그네슘 합금 판재를 온간 압연하는 장치에 있어서 압연이 완료된 판재가 적재 과정에서 두께 방향으로 불균일하게 냉각되는 것을 방지해 주는 장치에 관한 것이다.

금속 마그네슘은 밀도가 1.74g/cm³이며 일반적으로 사용되고 있는 모든 구 조용 금속 중에서 제일 가볍다. 공업적으로 사용되고 있는 마그네슘은 주로 알루미늄, 아연, 망간, 희토류 금속 등과 합금으로 하여 강도와 무게의 비가 높은 합금을 만든다. 마그네슘 합금의 용도로는 항공기, 미사일, 기계류, 공구, 재료취급장치, 자동차 부품 등이 있으며, 최근에는 우수한 진동 및 충격 흡수성과 전자파 차폐 특성이 인정되어 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 및 휴대전화의 부품으로 그 수요가 확대되고 있다.

마그네슘 합금은 극히 일부분을 제외하면 모두 원자구조가 조밀육방격자(HCP)를 이루고 있어 압연성이나 성형성이 불량하므로 대부분의 마그네슘 부품들이 다이캐스팅 방법으로 제조되어 왔다. 그러나, 높은 불량률과 노동 집약적인 다이캐스팅 제품의 후처리 공정으로 인해서 압연 공정을 통해 마그네슘 합금 판재를 제조하고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 그 결과 소성변형에 필수적인 슬립시스템이 증가하는 온간 영역(약 200～300℃)과 적절한 압하량 하에서는 압연 가공이 가능하다는 사실이 밝혀졌다.

마그네슘 합금을 압연하는데 가장 어려운 문제는 마그네슘 합금이 열전달 속도가 매우 빠르고 열용량이 작기 때문에 온간 압연에 있어 판재의 온도를 유지하고 균일하게 하는 것이 매우 힘들다는 것이다. 마그네슘 합금은 협폭이 아닌 한 코일 압연을 하지 않고 낱장으로 된 판재로 압연하게 되는데, 기존의 압연기에서는 도1에서 보는 바와 같이 압연롤(1)을 통과한 마그네슘 합금 판재(2)가 차가운 받침대(3)에 적재되는 동안 판재의 하부가 넓은 표면적에 걸쳐 빠르게 냉각되어지는 반면 판재의 상부는 서서히 냉각되어 두께 방향으로 불균일한 냉각이 일어나게 된다. 두 께 방향으로의 불균일한 냉각은 판재가 차가운 압연롤(1)에 닿게 될 때도 일어나는데, 이러한 불균일 냉각은 마그네슘 합금 판재의 최종 조직의 미세 구조를 달라지게 한다.

도2는 마그네슘 합금을 300℃에서 압하율 40％로 압연한 후 300℃에서 30분간 열처리한 샘플의 조직사진이다. 이 조직사진을 보면 마그네슘 판재의 조직이 두께 방향으로 불균일한 미세 구조를 가진다는 것을 쉽게 확인할 수 있다. 판재의 상부는 열처리 중에서 재결정이 일어나 결정립의 크기가 조대하고 응력이 제거된 미세조직을 보이나, 판재의 하부는 열처리 이후에도 쌍정 조직이 확연히 보이고 있음을 확인할 수 있다. 이러한 미세조직의 차이는 판재의 후가공에 있어 큰 차이를 나타내며 결국 크랙이나 파단을 유발하게 된다.

따라서, 마그네슘 합금 판재를 온간 압연하는 중에 판재의 두께 방향으로 발생하는 불균일한 냉각을 방지할 수 있는 장치의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 이러한 요구를 충족하기 위하여 제안된 것으로, 마그네슘 합금 판재를 온간 압연하는 장치에 있어서, 압연롤의 후단에 격자형 냉각 방지판을 설치하여 안착되는 마그네슘 판재와의 접촉 면적을 최소화함으로써 판재의 하부가 급격하게 냉각되는 것을 방지해주는 마그네슘 합금의 불균일 냉각 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기 압연롤에는 압연온도에 맞추어 압연롤을 가열하는 가열수단이 더 설치된다.

이하에서 첨부된 도3을 참조로 본 발명에 따른 불균일 냉각 방지장치의 구성을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 장치는 마그네슘 판재를 온간 압연하는 압연기 상에 설치된다. 온간 압연은 조밀육방격자의 구조를 가진 마그네슘 판재의 슬립시스템이 작동될 수 있는 200～300℃ 온도 범위에서 압연하는 것을 말하며, 압연기는 보통 낱장으로 압연되는 마그네슘 합금의 특징 상 소정 간격을 두고 설치된 상?하 압연롤(1)의 후방에는 코일 권취롤이 아니라 낱장의 마그네슘 합금 판재(2)가 적재되는 받침대(3)가 설치된다.

상기 마그네슘 합금 판재(2)가 두께 방향으로 불균일하게 냉각되는 것은 차가운 받침대(3) 상에 넓은 표면적에 걸쳐 면접촉되기 때문이라는 것은 이미 상기한 바와 같다. 이를 방지하기 위한 한가지 방법으로 상기 받침대(3)를 마그네슘 합금 판재(2)와 동일한 온도를 유지할 수 있도록 가열하는 것인데, 압연 후 판재의 온도와 동일하게 조건을 맞추는 것도 거의 불가능할 뿐더러 직사각형 판재로 된 받침대(3)를 전면에 걸쳐 균일하게 가열하는 것은 표면적이 넓어 에너지 손실도 크다.

따라서, 보다 간편하고 실용적으로 마그네슘 합금 판재(2)의 두께 방향 불균 일 냉각을 방지할 수 있는 방법이 요구되는 바, 이를 위해 상기 압연롤(1)의 후단에 설치된 받침대(3) 상에 압연이 완료된 마그네슘 합금 판재(2)가 먼저 안착되도록 격자 형태의 냉각 방지판(4)이 설치한다. 이 격자 형태의 냉각 방지판(4)은 본 발명에 따른 가장 특징적인 기술구성으로서, 마그네슘 합금 판재(2)와의 접촉 면적을 최소화하여 판재의 하부가 급격하게 냉각되는 것을 방지해 준다.

냉각 방지판(4)의 격자는 상기 마그네슘 합금 판재(2)와의 접촉 면적을 최소화할 수 있는 것이면 그 형태가 직사각형, 평행 사변형 등 어떠한 것이라도 무방하다. 그리고, 격자의 굵기와 밀도는 압연된 마그네슘 합금 판재(2)가 압연롤(1)을 빠져나와 떨어질 때에 가해지는 충격에 변형되지 않는 범위 안에서 가늘게 만들수록 열용량이 적어 판재(2)와의 냉각을 최소화 할 수 있다.

상기한 바와 같이 마그네슘 합금의 압연은 200～300℃ 온도범위에서 온간 압연으로 이루어지기 때문에 열간 압연과 달리 판재가 소정의 경도를 유지하고 있으므로 안착되는 부분이 격자 형태를 이룬다 하더라도 판재의 표면에 격자 무늬의 얼룩이 형성되거나 격자를 따라 굴곡되지 않는다. 따라서, 격자 형태의 냉각 방지판(4)에 의해 판재의 손상 없이 판재 하부가 급격하게 냉각되는 것을 방지할 수 있다.

상기 격자 형태의 냉각 방지판(4)과 함께 마그네슘 합금 판재의 두께 방향으로의 불균일 냉각을 방지할 수 있는 또 다른 방법으로는 상기 압연롤(1)에 가열수단(5)을 연결 설치하고 압연온도에 맞추어 압연롤(1)을 가열하는 것이다. 상기 가열수단은 압연롤(1) 내부에 장착된 가열 히터일 수도 있고, 압연롤(1) 내부에 형성 된 통로를 따라 소정 온도로 가열된 오일을 공급하는 오일 펌프일 수도 있다. 이러한 가열수단(5)은 상기한 격자 형태의 냉각 방지판(4)과 함께 설치되어 마그네슘 합금 판재(2)가 두께 방향으로 불균일하게 냉각되는 것을 더욱 효과적으로 방지해 준다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 불균일 냉각 방지장치에 의하면, 마그네슘 합금 판재가 안착되는 격자 형태의 냉각 방지판과 압연롤 가열수단에 의해 마그네슘 합금 판재의 두께 방향으로의 불균일한 냉각을 방지해 줌으로써 최종 제품의 조직이 균일한 미세구조를 가질 수 있도록 해준다.

Claims

마그네슘 합금 판재를 온간 압연하는 장치에 있어서, 압연롤(1)의 후단에 설치되어 압연이 완료된 마그네슘 합금 판재(2)가 적재되는 받침대(3) 상에는 마그네슘 합금 판재(2)가 먼저 안착되도록 격자 형태의 냉각 방지판(4)이 설치된 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 불균일 냉각 방지장치.
제1항에 있어서, 상기 압연롤(1)에는 압연온도에 맞추어 압연롤(1)을 가열하는 가열수단(5)이 더 설치된 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 불균일 냉각 방지장치.