KR101249589B1 - 주조용 노즐 - Google Patents

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KR101249589B1
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마사타다 누마노
요시히로 나카이
토시야 이케다
미츠유키 코바야시
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스미토모덴키고교가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 용해한 알루미늄합금 또는 마그네슘합금의 용탕(溶湯)을 저류(貯留)하는 턴디쉬(tundish)에 고정되어서, 턴디쉬로부터 연속주조용의 가동주형(可動鑄型)에 용탕을 공급하는 주조용 노즐이다. 가동주형쪽에 배치되는 노즐의 선단부를 열전도율이 0.2W/mK이상의 열전도성이 우수한 재료나 탄성률이 5000MPa이상, 고탄성재료로 형성한다. 열전도성이 우수한 재료로 노즐의 선단부를 형성함으로서, 용탕의 응고의 불균일을 저감해서 표면성상을 향상시킨다. 고탄성에 의해 탄성변형능이 우수한 재료로 노즐의 선단부를 형성하고, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 가동주형 사이의 틈새를 작게 함으로서, 양호한 표면품질의 주조재를 제공하는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

주조용 노즐{NOZZLE FOR CASTING}
본 발명은, 알루미늄합금 또는 마그네슘합금을 연속주조할 때에 이용하는 데에 적합한 주조용 노즐, 이 주조용 노즐을 이용한 주조재의 제조방법, 및 이 주조방법에 의해 얻어지는 주조재에 관한 것이다. 특히, 표면성상이 우수한 주조재를 제조하는 데에 최적인 주조용 노즐에 관한 것이다.
종래, 롤이나 벨트 등으로 이루어지는 가동주형(可動鑄型)에 용해시킨 금속을 연속적으로 공급하고, 가동주형으로 공급된 금속을 냉각해서 응고시키고, 연속적으로 주조재를 제조하는 연속주조가 알려져 있다. 용해시킨 금속용탕은, 노즐을 개재해서 가동주형에 공급된다. 이 주조용 노즐로서, 예를 들면, 특허문헌 1~3에 기재된 것이 있다. 특허문헌 1, 2에는, 가동주형에 접촉하는 주조용 노즐의 선단부에 세라믹 파이버로 이루어지는 펠트층을 형성한 노즐이 기재되어 있다. 특허문헌 3에는, 노즐재료로서, 알루미나-흑연재가 기재되어 있다.
[특허문헌 1]
일본국 특개소63-101053호 공보
[특허문헌 2]
일본국 특개평5-318040호 공보
[특허문헌 3]
일본국 특개평11-5146호 공보
연속주조에 이용되는 주조용 노즐의 형성재료에는, 내열성 및 보온성이 우수한 실리카(산화규소(SiO2))나 알루미나(산화알루미늄(Al2O3)) 등의 세라믹이 이용되고 있다. 그러나, 세라믹으로 이루어지는 노즐에서는, 제조하는 주조재의 표면성상의 가일층의 개선을 도모하는 것이 어렵다. 특히, 최근, 마그네슘합금 제품에 대한 적용분야의 확대와 동시에, 요구되는 품질레벨이 높아지고 있으며, 경량화나 내식성의 개선 외에, 외관품질의 향상에 대한 요구가 높아지고 있다. 그러나, 상기 종래의 노즐에서는, 특히, 외관품질에 관한 요구를 충분히 만족시키는 것이 어렵다.
그래서, 본 발명의 주된 목적은, 표면품질이 우수한 주조재를 얻는 데에 최적인 주조용 노즐을 제공하는 데에 있다. 또, 본 발명의 다른 목적은, 이 주조용 노즐을 이용한 주조재의 주조방법, 및 이 제조방법에 의해 얻어진 주조재를 제공하는 데에 있다.
도 1은 용탕의 자체중량을 이용해서 가동주형에 용탕을 공급하는 연속주조장치의 개략구성도.
도 2(A)는 노즐의 선단부분을 설명하는 개략구성도이며, 주조 전에 있어서 노즐의 선단부를 가동주형에 접촉시켜서 배치한 상태의 도면이고, 도 2(B)는 노즐 의 선단부분을 설명하는 개략구성도이며, 주조 중, 롤이 이동한 상태를 표시한 도면.
도 3(A)는 본 발명의 시험예 2에서의 주조용 노즐의 선단부분을 표시하는 부분확대단면도이며, 도 3(B)는 본 발명의 시험예 3에서의 주조용 노즐의 선단부분을 표시하는 부분확대단면도이고, 도 3(C)는 본 발명의 시험예 4에서의 주조용 노즐의 선단부분을 표시하는 부분확대단면도.
본 발명자들이 검토한 결과, 주조 시, 소재의 폭방향에 있어서의 응고가 불균일하게 되는 것, 및 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 가동주형 사이의 틈새가 큰 것이 표면성상을 저하시키는 원인으로 된다고 하는 식견을 얻었다. 이 식견에 의거하여, 본 발명은, 노즐의 선단부의 형성재료를 특정함으로서, 표면성상의 향상을 도모한다.
구체적으로는, 소재의 폭방향에 있어서 용탕(溶湯)의 응고를 균일적으로 실시하기 위해서, 열전도성이 우수한 재료를 이용하는 것을 제안한다. 즉, 본 발명은, 용해한 알루미늄합금 또는 마그네슘합금의 용탕을 저류(貯留)하는 턴디쉬(tundish)에 고정되어서, 턴디쉬로부터 연속주조용의 가동주형에 용탕을 공급하는 주조용 노즐이다. 그리고, 가동주형쪽에 배치되는 노즐의 선단부에 열전도율이 0.2W/mK이상인 재료로 이루어지는 양질의 열전도층을 구비한다.
내열재료인 세라믹으로 이루어지는 노즐에서는, 연속주조하는 금속의 조성에 따라서는, 가동주형쪽에 배치되는 노즐의 선단부의 횡단면 폭방향에 있어서 용탕의 온도가 불균일하게 되며, 소재의 횡단면 폭방향에 있어서의 응고가 불균일하게 되어서, 세로균열을 발생하는 경우가 있다. 그런 연유로, 얻어진 주조재에 절삭 등의 표면처리를 실시할 필요가 있었다. 따라서, 세라믹으로 이루어지는 노즐에서는, 표면품질이 우수한 주조재가 얻어지는 금속조성의 범위가 좁고, 조성범위의 확대가 요망되고 있었다.
이것에 대해서, 주탕구(注湯口)로 되는 적어도 노즐의 선단부를 열전도성이 우수한 재료로 형성된 노즐에서는, 용탕에 대하여, 노즐의 횡단면 폭방향으로 균일하게 열을 전도할 수 있다. 그런 연유로, 노즐의 선단부로부터 가동주형에 공급되는 용탕은, 노즐의 횡단면 폭방향에 있어서 온도의 불균일이 작기 때문에 응고가 균일적으로 되며, 세로균열을 감소해서, 표면성상이 우수한 주조재를 얻을 수 있다. 그래서, 본 발명은, 노즐의 선단부에 양질의 열전도층을 구비하는 것을 규정한다.
또, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 가동주형 사이의 틈새를 작게 하기 위해서, 강도와 탄성변형능이 우수한 재료를 이용하는 것을 제안한다. 즉, 본 발명은, 용해한 알루미늄합금 또는 마그네슘합금의 용탕을 저류하는 턴디쉬에 고정되어서, 턴디쉬로부터 연속주조용의 가동주형에 용탕을 공급하는 주조용 노즐이다. 그리고, 가동주형쪽에 배치되는 노즐의 선단부에 탄성률이 5000MPa이상, 인장강도가 10MPa이상인 재료로 이루어지는 고강도탄성층을 구비한다.
특허문헌 1, 2에 기재된 세라믹 파이버로 이루어지는 노즐에서는, 내열성이 우수한 반면, 비교적 강도가 낮기 때문에, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부를 가동주형에 접촉시켜서 배치시키면, 주조 중에 마모되어 가고, 동일 선단부와 가동주형 사이에 틈새가 생성되며, 이 틈새로부터 용탕이 누출되는, 이른바 탕누출이 발생하는 경우가 있었다. 그래서, 주조 전에 있어서, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 가동주형 사이의 틈새를 가능한 한 좁아지도록 배치하고 있었다. 그러나, 탕누출을 방지하기 위해서는, 주조 전에 있어서, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부를 가동주형에 가능한 한 접촉시켜서 배치하는 것이 요망된다.
또, 특허문헌 1, 2에 기재된 기술은, 가동주형으로서 1개의 롤로 이루어지는 것을 이용하고 있으며, 이와 같은 단(單)롤타입의 가동주형인 경우, 주조 시에 있어서, 주조되는 소재로부터 받는 힘에 의해 롤의 위치가 이동하는 일이 없다. 그런 연유로, 주조 중, 주조 전에 고정된 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 가동주형 사이의 틈새가 변동하는 일이 거의 없다. 이것에 대해서, 가동주형이 한 쌍의 롤로 이루어지는 경우, 주조 전에 있어서 롤 사이의 갭, 특히, 양롤이 가장 근접할 때의 갭(최소갭)이 일정한 크기로 되도록 조정하고 있어도, 주조 중, 응고한 소재를 롤 사이에서 압하할 때의 반력에 의해서, 롤 사이의 갭이 벌어지는 경우가 있다. 그런 연유로, 주조 전에 있어서 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 가동주형 사이의 틈새를 가능한 한 작아지도록 노즐을 배치하고 있어도, 상기 반력에 의해 롤 사이가 벌어져 버리기 때문에, 주조 중, 동일 틈새가 확대되는 경우가 있다. 구체적으로는, 동일 틈새가 0.8㎜ 초과로 되며, 탕누출이 발생하는 경우가 있었다.
상기와 같은 사정에 의해, 가동주형으로서, 특히, 한 쌍의 롤로 이루어지는 것을 이용하는 경우, 종래는, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 가동주형 사이 의 틈새로부터 탕누출을 방지하기 위해서, 주조속도를 일정속도 이상으로 빠르게 하거나, 메니스커스(노즐의 선단부로부터 유출한 용탕이 가동주형에 최초로 접촉하는 부분까지의 영역에 형성되는 용탕면)가 커지도록 용탕의 유량을 조정하고 있었다. 그러나, 주조속도를 빠르게 함으로서 세로균열이 생기기 쉬워지거나, 메니스커스를 크게 함으로서 리플 마크가 커지는 경향이 있으며, 표면품질을 저하시키는 원인으로 되고 있었다.
이것에 대해서, 주탕구로 되는 적어도 노즐의 선단부를 강도가 우수한 재료로 형성한 노즐에서는, 주조 전에 있어서 노즐의 선단부를 가동주형에 접촉시켜 배치시켜도, 주조 중, 마모되기 어렵다. 또한, 주탕구로 되는 적어도 노즐의 선단부를 탄성변형능이 우수한 재료로 형성한 노즐에서는, 주조 전에 있어서 노즐의 선단부를 가동주형에 가압해서 배치시켰을 때, 탄성변형영역 내에서 변형하여 가동주형에 밀착시켜서 배치시킬 수 있다. 또, 주조 중, 롤 사이의 갭이 확대되는 등의 가동주형이 이동해도, 그 이동에 추종할 수 있으며, 장시간에 걸쳐서 주조 전에 배치한 상태를 유지할 수 있다. 이들 때문에, 고강도이며 탄성변형능이 우수한 재료로 형성된 노즐에서는, 주조 전에 있어서 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 가동주형 사이의 틈새가 보다 작아지도록 배치할 수 있는, 특히, 동일 선단부를 가동주형에 접촉시켜서 배치할 수 있다. 즉, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 가동주형 사이의 틈새를 실질적으로 없앨 수 있다. 또한, 가동주형이 한 쌍의 롤로 이루어지는 것이어도, 탄성변형에 의해 어느 정도 롤의 이동에 추종할 수 있기 때문에, 주조 중, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 가동주형 사이의 틈새가 확대 되기 어렵다. 따라서, 주조속도를 종래보다도 더디게 하거나, 메니스커스가 작아지도록 해도, 탕누출을 방지할 수 있는 동시에, 상기 주조속도나 메니스커스를 작게 할 수 있기 때문에, 세로균열이나 리플 마크의 대형화를 억제해서 표면품질의 저하를 저감하고, 표면성상이 우수한 주조재를 얻을 수 있다. 그래서, 본 발명은, 노즐의 선단부에 고강도 탄성층을 구비하는 것을 규정한다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
양질의 열전도성의 재료는, 노즐의 횡단면 폭방향에 있어서, 용탕의 온도의 불균일을 작게 억제할 수 있도록 열전도율을 0.2W/mK이상으로 한다. 0.2W/mK미만에서는, 노즐의 횡단면 폭방향으로 균일하게 열을 전도하는 효과가 적다. 보다 바람직하게는, 5W/mK이상이다. 특히, 가동주형에 접촉할 때의 용탕의 횡단면 폭방향에 있어서의 온도의 불균일을 억제하기 위해서, 적어도 가동주형쪽에 배치되는 노즐의 선단부에는, 상기 열전도성이 우수한 재료로 형성된 양질의 열전도층을 구비한다. 특히, 용탕과 접촉하는 내주부쪽에 양질의 열전도층을 구비하는 것이 바람직하다. 노즐 전체를 이 양질의 열전도성의 재료로 형성해도 된다. 이와 같은 열전도성이 우수한 재료로서는, 예를 들면, 카본, C/C콤포지트(Carbon Carbon Composite 탄소섬유를 강화재로 하고, 탄소를 매트릭스로 한 복합재료) 등의 탄소계 재료나, 철, 니켈, 티탄, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들을 50질량%이상 함유하는 합금 등의 금속재료를 들 수 있다. 예를 들면, 철을 함유하는 합금으로서는, 스테인리스, 강철 등을 들 수 있다. 또, 이와 같은 재료로 이루어지는 양질의 열전도층은, 그 두께가 3.0㎜미만이라는 얇은 층이어도, 상기 열특성을 지닌다. 실용적으로는, O.1㎜이상으로 하는 것이 바람직하다.
여기서, 금속재료의 경우, 열전도성을 도전성에 그대로 적용해서 취급할 수도 있다. 즉, 열전도성이 우수한 재료를 대신해서, 도전성이 우수한 재료를 이용할 수도 있다. 도전율로 하는 경우, 5%IACS이상으로 하는 것이 적합한다. 특히, 10%IACS이상이 바람직하다. 이와 같은 도전성을 지니는 금속재료로서, 철, 니켈, 티탄, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들을 50질량%이상 함유하는 합금 등을 들 수 있다.
강도와 탄성이 우수한 재료는, 가동주형과 접촉하고 있어도 마모되기 어려운 강도를 가지며, 또한 가동주형에 밀착시키거나, 가동주형의 이동에 추종하는 탄성변형능을 가지기 위해서, 인장강도를 10MPa이상, 탄성률을 5000MPa이상으로 한다. 그리고, 적어도 가동주형쪽에 배치되는 노즐의 선단부는, 이와 같은 고강도이며 탄성이 우수한 재료로 형성된 고강도탄성층을 구비한다. 노즐 전체를 이 고강도, 고탄성의 재료로 형성해도 된다. 탄성이 우수하기 때문에, 주조 전, 노즐의 선단부를 가동주형에 가압해서 탄성변형영역 내에서 변형시켜서, 가동주형에 밀착시킨 상태로 배치할 수 있다. 또, 탄성이 우수함으로서, 주조 중에 있어서의 가동주형의 이동, 예를 들면, 가동주형이 한 쌍의 롤로 이루어지는 경우, 롤 사이의 갭이 확대된다고 하는 이동에도 추종할 수 있으며, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 가동주형 사이의 틈새를 작게 유지하기 때문에 외부로부터 부세력 등의 힘을 노즐에 인가하는 일없이, 장기간에 걸쳐서 동일 틈새를 작게 유지할 수 있다. 구체적으로는, 동일 틈새를 0.8㎜이하로 유지할 수 있다.
또한, 상기와 같이 주조 전에 있어서 가동주형에 밀착시켜서 배치해도, 강도 가 우수하기 때문에 마모되기 어렵고, 장기간에 걸쳐서 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 가동주형 사이의 틈새를 작게 유지할 수 있다. 또, 강도가 우수하기 때문에, 노즐의 소형화, 박형화도 가능하게 된다. 구체적으로는, 노즐의 선단부의 두께를 3.0㎜미만으로 할 수 있다. 노즐의 선단부를 이와 같은 박형화로 함으로서, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부를 가동주형에 접촉시켰을 때, 노즐의 선단부와, 노즐의 내주부 가장자리의 선단부의 연장선과, 가동주형으로 둘러싸이는 영역을 보다 작게 할 수 있다. 그런 연유로, 용탕을 가동주형에 공급할 때에 형성되는 메니스커스를 작게 할 수 있으며, 그 결과, 리플 마크의 대형화를 억제하는 것이 가능하다. 노즐의 선단부의 두께는, 얇을수록, 상기 영역을 작게 해서, 메니스커스의 소형화를 도모할 수 있지만, 실용상, 0.5~2.0㎜정도가 적합한다.
인장강도가 10MPa미만에서는, 강도가 약하기 때문에, 노즐의 선단부를 가동주형에 접촉시켜서 배치하면 마모되기 쉽고, 또 소형화, 박형화가 곤란하다. 또한 탄성률이 5000MPa미만에서는, 노즐의 선단부를 가동주형에 가압해서 배치해도 탄성변형하기 어려워서, 밀착시키는 것이 어렵고, 또 주조 중에 있어서의 가동주형의 이동에 추종할 수 없다. 보다 바람직하게는, 인장강도: 20MPa이상, 탄성률: 7000MPa이상이다.
이와 같은 강도와 탄성이 우수한 재료로서는, 예를 들면, 카본, C/C콤포지트 등의 탄소계 재료나, 철, 니켈, 티탄, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들을 50질량%이상 함유하는 합금, 예를 들면, 스테인리스 등의 금속재료 등을 들 수 있다. 이들의 재료는, 열전도성이 뛰어날 뿐만 아니라 고강도이며 고탄성변형능을 가진다. 이와 같 은 재료로 적어도 노즐의 선단부를 형성했을 경우, 노즐의 횡단면 폭방향에 있어서의 용탕의 온도를 균일적으로 할 수 있는 동시에, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 가동주형 사이의 틈새가 작은 상태를 유지시킬 수 있기 때문에, 표면품질에 의해 우수한 주조재를 안정적으로 얻을 수 있다. 또, 이들의 재료는, 알루미나나 실리카 등의 산화물재료와 비교해서 산소농도가 낮기 때문에, 특히, 마그네슘합금을 연속주조하는 경우, 마그네슘이 산소와 결합해서, 표면품질을 저하시키는 것을 저감할 수 있다. 마그네슘은, 매우 활성인 금속이기 때문에, 주조 시, 용탕의 주성분인 마그네슘이 상기 산화물재료 중의 산소와 결합해서 동일재료를 환원하는 경우가 있다. 이때, 마그네슘에 산소를 빼앗김으로서 노즐이 파손되어, 용탕의 보온성이 저하되고, 소재의 횡단면 폭방향에 있어서의 응고가 불균일하게 되는 경우가 있다. 또, 산소와의 결합에 의해 생성된 산화마그네슘은, 재용해하는 일이 없기 때문에, 용탕 중에 혼입되면 응고를 불균일하게 하는 경우가 있다. 이와 같은 응고의 불균일에 의해, 주조재의 표면품질을 저하시켜 버린다. 그러나, 상기와 같이 산소의 함유량이 적은 재료를 이용함으로서, 마그네슘이 산소와 결합함으로써 생성되는 표면품질의 저하를 저감할 수 있다.
또, 본 발명 노즐은 그 선단부에, 부피밀도가 O.7g/㎤ 초과의 재료로 이루어지는 고밀도층을 구비하고 있어도 된다. 부피밀도가 O.7g/㎤이하인 재료에서는, 기공률이 높기 때문에 열전도성이 나빠지는 동시에, 강도가 낮아지기 때문에, 노즐의 선단부가, 그 횡단면 폭방향에 있어서 자체중량에 의해 변형되어서, 가동주형과의 사이의 틈새를 생성하고, 탕누출의 원인으로 된다. 따라서, 노즐의 선단부에 부피 밀도 O.7g/㎤ 초과의 고밀도층을 구비함으로서, 열전도성 및 강도의 향상을 도모할 수 있다. 보다 바람직하게는, 1.Og/㎤이상이다. 이와 같은 재료로서는, 예를 들면, 카본, C/C콤포지트 등의 탄소계 재료나, 철, 니켈, 티탄, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들을 50질량%이상 함유하는 합금, 예를 들면, 스테인리스 등의 금속재료 등을 들 수 있다. 즉, 이들의 재료로 이루어지는 층은, 열전도성이 우수한 동시에, 고강도이며, 탄성변형능이 풍부하고, 고밀도이다.
본 발명 노즐은 그 선단부를, 상기 양질의 열전도성의 재료나 고강도 고탄성인 재료, 고밀도의 재료를 복수 이용해서, 다른 재료로 이루어지는 층을 복수 구비하는 다층구조로 해도 된다. 예를 들면, 카본층과 몰리브덴층과의 2층구조로 해도 된다. 이때, 카본층 및 몰리브덴층은, 쌍방 모두 양질의 열전도성층, 고강도층, 고탄성층, 고밀도층으로서 기능한다. 그 외에, 상기 여러 가지의 특성이 우수한 재료로 이루어지는 층에 부가해서, 세라믹 파이버 시트 등의 열전도성이 낮은 재료로 이루어지는 층을 구비해도 된다. 예를 들면, 용탕과 접촉하는 노즐의 내주부쪽에 이와 같은 열전도성이 낮은 재료로 이루어지는 층을 형성해도 된다. 이때, 상기 저급의 열전도층과 함께, 상기 양질의 열전도층을 형성함으로서, 노즐의 횡단면 폭방향으로 균일하게 열을 전도하는 효과를 얻을 수 있다. 또, 열전도성이 우수한 재료로 형성한 노즐의 선단부가 롤에 접촉하는 경우, 노즐을 개재해서 용탕의 열이 롤 등으로 빠져나가, 용탕이 롤에 접촉하기 전에 응고되는 경우가 있다. 이와 같은 문제를 저감하기 위해서는, 용탕과 롤 사이에 적어도 한 층의 세라믹 파이버 시트 등의 열전도성이 낮은 층을 개재시키는 것이 보다 바람직하다.
이와 같은 본 발명 주조용 노즐은, 알루미늄합금이나 마그네슘합금이라고 하는 금속의 연속주조를 실시할 때에 이용하는 것이 매우 적합하다. 구체적으로는, 연속주조장치에 있어서, 턴디쉬로부터 가동주형에 용탕을 공급하는 부재로서 이용한다. 연속주조장치의 구체적인 구성으로서는, 금속을 용해해서 용탕으로 하는 용해로와, 용해로로부터의 용탕을 일시적으로 저류하는 턴디쉬와, 용해로와 턴디쉬 사이에 배치되는 이송통과, 턴디쉬로부터 공급된 용탕을 주조하는 가동주형을 구비하는 것을 들 수 있다. 그리고, 본 발명 노즐은, 일단부를 턴디쉬에 고정시키고, 타단부(선단부)를 가동주형에 접촉시켜서 배치하면 된다. 그 이외, 노즐의 선단부의 근방에 배치되어서, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 가동주형 사이로부터 용탕이 누출되는 것을 보다 효과적으로 방지하는 탕둑(사이드 댐(side dam))을 구비해도 된다. 용해로는, 용탕을 저류하는 도가니와, 금속을 용해하기 위해서 도가니의 바깥둘레에 배치되는 가열수단을 구비하는 구성을 들 수 있다. 이송통이나 노즐의 바깥둘레에는, 용탕의 온도를 유지하기 위해서, 가열수단을 구비하는 것이 바람직하다. 가동주형은, 예를 들면, 1. 쌍롤법(트윈롤법)으로 대표되는 한 쌍의 롤로 이루어지는 것, 2. 쌍벨트법(트윈벨트법)으로 대표되는 한 쌍의 벨트로 이루어지는 것, 3. 차륜벨트법(벨트앤드휠법)으로 대표되는 복수의 롤(휠)과 벨트를 조합해서 이루어지는 것을 들 수 있다. 이들 롤이나 벨트를 이용한 가동주형에서는, 주형의 온도를 일정하게 유지하는 것이 용이한 동시에, 용탕과 접촉하는 면이 연속적으로 나타나기 때문에, 주조재의 표면상태를 평활하고 일정하게 유지하기 쉽다. 특히, 가동주형은, 서로 다른 방향으로 회전하는 한 쌍의 롤을 대향 배치된 구성, 즉, 상기 1.로 대표되는 구성인 경우, 주형의 제작정밀도가 높은 데에 부가해서, 주형 면(용탕과 접촉하는 면)의 위치를 일정하게 유지하기 쉽기 때문에, 바람직하다. 또, 롤의 회전에 수반해서 용탕에 접촉하는 면이 연속적으로 나타나는 구성이기 때문에, 주조에 이용된 면이 재차 용탕과 접촉할 때까지의 사이에 이형제(離型劑)의 도포나 부착물의 제거 등을 효율적으로 실시하거나, 이들 도포나 제거 등의 작업을 실시하는 설비를 간략화할 수 있다.
본 발명에 있어서 알루미늄합금이란, 알루미늄에 첨가원소를 함유하는 것(첨가원소와 잔부가 알루미늄과 불순물로 이루어지는 것) 이외, 알루미늄과 불순물로 이루어지는 순알루미늄도 함유하는 것으로 한다. 첨가원소를 함유하는 알루미늄으로서는, 예를 들면, JIS기호의 1000계(系)~7000계로부터 선택되는 것, 예를 들면, 5000계나 6000계 등을 이용할 수 있다. 또, 본 발명에 있어서 마그네슘합금이란, 마그네슘에 첨가원소를 함유하는 것(첨가원소와 잔부가 마그네슘과 불순물로 이루어지는 것) 이외, 마그네슘과 불순물로 이루어지는 순마그네슘도 함유하는 것으로 한다. 첨가원소를 함유하는 마그네슘으로서는, 예를 들면, ASTM기호에 있어서의 AZ계, AS계, AM계, ZK계 등을 이용할 수 있다. 그 이외, 알루미늄합금과 탄화물로 이루어지는 복합재료, 알루미늄합금과 산화물로 이루어지는 복합재료, 마그네슘합금과 탄화물로 이루어지는 복합재료, 마그네슘합금과 산화물로 이루어지는 복합재료의 연속주조에도 이용할 수 있다.
본 발명 노즐을 이용해서 연속주조를 실시함으로서, 실질적으로 무한히 긴 주조재를 얻을 수 있다. 특히, 본 발명 노즐을 이용함으로서, 탕누출을 효과적으로 방지할 수 있는 동시에, 표면성상이 우수한 주조재를 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명 주조용 노즐을 이용해서 연속주조를 실시하는 경우, 본 발명 노즐은, 특히, 가동주형쪽에 배치되는 선단부가 열전도성이 뛰어나기 때문에, 횡단면 폭방향에 있어서의 용탕의 온도 불균일을 작게 해서 응고를 균일적으로 할 수 있으며, 표면성상이 우수한 주조재를 얻을 수 있다. 또, 본 발명 주조용 노즐을 이용해서 연속주조를 실시하는 경우, 본 발명 노즐은, 특히, 가동주형쪽에 배치되는 선단부가 고강도이며 탄성변형능이 우수하기 때문에, 주조 전에 있어서 노즐의 선단부를 가동주형에 접촉 혹은 밀접시켜서 배치할 수 있고, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 가동주형 사이의 틈새를 작게 할 수 있다. 그리고, 주조 중, 가동주형이 이동해도, 그 이동에 추종해서 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 가동주형 사이의 틈새를 작게 유지할 수 있다. 따라서, 탕누출을 방지할 수 있는 동시에, 주조속도를 비교적 더디게 할 수 있음으로서 세로균열을 발생시키기 어렵고, 메니스커스를 작게 해서 리플 마크의 대형화를 억제하며, 표면품질의 저하를 저감할 수 있다. 따라서, 본 발명 주조용 노즐을 이용해서 연속주조함으로서, 표면성상이 우수한 주조재를 얻을 수 있다.
<발명의 실시의 형태>
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시의 형태를 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서는 동일요소에는 동일부호를 붙이고, 중복하는 설명을 생략한다. 또, 도면의 치수비율은, 설명의 것과 반드시 일치하고 있지 않다.
도 1은, 용탕의 자체중량을 이용해서 가동주형에 용탕을 공급하는 연속주조 장치의 개략구성도이다. 이 장치는, 알루미늄합금, 마그네슘합금 등의 금속을 용해해서 용탕(1)으로 하는 용해로(10)와, 용해로(10)로부터의 용탕(1)을 일시적으로 저류하는 턴디쉬(12)와, 용해로(10)와 턴디쉬(12) 사이에 배치되어서, 용해로(10)로부터 턴디쉬(12)로 용탕(1)을 수송하는 이송통(11)과, 턴디쉬(12)로부터 한 쌍의 롤(14) 사이에 용탕(1)을 공급하는 노즐(13)과, 공급된 용탕(1)을 주조해서 주조재(2)를 형성하는 한 쌍의 롤(14)을 구비한다.
용해로(1O)는, 금속을 용해하여 용탕(1)을 저류하는 도가니(1Oa)와, 도가니(1Oa)의 바깥둘레에 배치되어서, 용탕(1)을 일정한 온도로 유지하기 위한 히터(1Ob)와, 이들 도가니(1Oa)와 히터(1Ob)를 수납하는 케이스(1Oc)를 구비한다. 또, 용탕(1)의 온도를 조절하기 위해서, 온도측정기(도시하지 않음)와 온도제어부(도시하지 않음)를 구비한다. 또한, 도가니(1Oa)는, 가스의 도입배관(1Od), 배출배관(10e)과, 가스의 제어부(도시하지 않음)를 구비하고, 아르곤 등의 불활성 가스나 SF6 등의 방연(防燃)가스를 함유한 대기를 도가니(1Oa) 내에 도입해서, 분위기 제어 가능한 구성이다. 또, 도가니(1Oa)에는, 용탕(1)을 교반하는 핀(도시하지 않음)을 구비하고, 교반 가능한 구성으로 하고 있다.
이송통(11)은, 일단부를 도가니(10a)의 용탕(1)에 삽입하고, 타단부를 턴디쉬(12)에 접속시키고 있으며, 용탕(1)을 수송할 때, 용탕(1)의 온도가 저하하지 않도록 바깥둘레에 히터(11a)가 배치되어 있다.
턴디쉬(12)는, 그 바깥둘레에 히터(12a)와, 온도측정기(도시하지 않음) 및 온도제어부(도시하지 않음)를 구비한다. 히터(12a)는, 주로 운전개시 시에 이용하고, 용해로(10)로부터 수송된 용탕(1)이 응고하지 않는 온도 이상으로 되도록 턴디쉬(12)를 가열하는 것이다. 안정운전 시는, 용해로(10)로부터 이송되는 용탕(1)으로부터의 입열과, 턴디쉬(12)로부터 방출되는 배기열과의 밸런스를 보고, 적절히 히터(12a)를 이용할 수 있다. 또, 도가니(10a)와 마찬가지로 턴디쉬(12)에도, 가스에 의한 분위기 제어를 실시하기 위해서, 가스의 도입배관(12b), 배출배관(12c)과, 가스의 제어부(도시하지 않음)를 구비한다. 또한, 도가니(10a)와 마찬가지로 턴디쉬(12)에도, 용탕(1)을 교반하는 핀(도시하지 않음)을 구비하고, 교반 가능한 구성으로 하고 있다.
노즐(13)은, 일단부를 턴디쉬(12)에 접속 고정시키고, 롤(14)쪽에 배치되는 선단부로부터 롤(14) 사이에 용탕(1)을 공급한다. 노즐(13)의 선단부 근방에는, 선단부분에 공급되는 용탕(1)의 온도관리를 실시하기 위해서, 측온기(도시하지 않음)를 구비한다. 측온기는, 용탕(1)의 흐름을 저해하지 않도록 배치하고 있다. 그리고, 용탕(1)의 자체중량에 의해, 노즐(13)의 선단부로부터 롤(14) 사이에 용탕(1)을 공급할 수 있도록, 롤(14) 사이의 갭의 중심선(20)이 수평방향으로 되도록 하는 동시에, 턴디쉬(12)로부터 선단부를 개재해서 롤(14) 사이에 수평방향으로 용탕이 공급되고, 수평방향으로 주조재(2)가 형성되도록, 턴디쉬(12), 노즐(13), 롤(14)을 배치하고 있다. 이 노즐(13)의 위치는, 턴디쉬(12) 내의 용탕(1)의 액체의 표면보다도 낮게 하고 있다. 특히, 턴디쉬(12) 내의 용탕(1)의 액체의 표면은, 롤(14) 사이의 갭의 중심선(20)으로부터 소정의 높이 h로 되도록 조정하기 위해서, 액체의 표면을 검출하는 센서(15)를 구비한다. 센서(15)는, 도시하지 않은 제어부에 접속되고, 센서(15)의 결과에 연동시켜서 밸브(11b)를 조정하여, 용탕(1)의 유량을 제어함으로서, 노즐의 선단부로부터 롤(14) 사이에 공급할 때의 용탕(1)의 압력을 조정한다.
가동주형은, 한 쌍의 롤(14)로 이루어지는 것이다. 양롤(14)은, 롤(14) 사이에 갭을 형성해서 대향 배치시키고, 각 롤(14)은, 도시되지 않은 구동기구에 의해 서로 다른 방향(한쪽의 롤이 우회전, 다른 쪽의 롤이 좌회전)으로 회전 가능한 구성이다. 특히, 롤(14) 사이의 갭의 중심선(20)이 수평방향으로 되도록 배치하고 있다. 이 롤(14) 사이에 용탕(1)이 공급되고, 각 롤(14)이 회전하면, 노즐의 선단부로부터 공급된 용탕(1)은, 롤(14)에 접촉하면서 응고함으로서 주조재(2)로서 배출된다. 이 예에서는, 주조방향이 수평방향으로 된다.
그리고, 본 발명의 특징으로 하는 바는, 노즐(13)의 선단부의 형성재료로서, 양질의 열전도성의 재료나 고강도 고탄성의 재료를 이용한 점에 있다. 도 2(A) 및 도 2(B)는, 노즐의 선단부분을 설명하는 개략구성도이며, 도 2(A)는, 주조 전에 있어서 노즐의 선단부를 가동주형에 접촉시켜서 배치한 상태, 도 2(B)는, 주조 중, 롤이 이동한 상태를 나타낸다. 또한, 도 2(A) 및 도 2(B)에 있어서, 노즐은 단면을 나타낸다. 본 예에서는, 상기 열전도성, 강도, 탄성이 우수하며, 고밀도인 등방성 흑연으로 노즐의 선단부 전체를 형성하였다. 이와 같은 노즐을 이용함으로서, 도 2(A)에 표시하는 바와 같이 주조 전에 있어서, 노즐(13)의 바깥둘레 가장자리의 선 단부 P1을 롤(14)에 접촉시켜서 배치할 수 있다. 특히, 본 예에서는, 탄성변형능이 우수한 재료로 형성되어 있기 때문에, 롤(14)에 가압해서 선단부 P1을 탄성변형영역 내에서 변형시켜서, 롤(14)에 밀착시켜 배치하는 것도 가능하다. 이와 같은 배치에 의해, 노즐(13)의 선단부 P1과 롤(14) 사이의 틈새를 작게 할 수 있다. 본 예에서는, 실질적으로 틈새를 없앨 수 있다. 이와 같은 배치상태로 장시간에 걸쳐서 연속주조를 실시해도, 고강도이기 때문에 마모되기 어렵고, 장시간 경과해도, 롤(14) 사이와의 틈새를 작은 채로 유지할 수 있다. 또, 주조 중, 응고한 소재를 롤(14) 사이에서 압하할 때의 반력에 의해서, 도 2(B)에 표시하는 바와 같이 점선으로 표시하는 위치에서 실선으로 표시하는 위치로 롤(14)이 이동해도, 노즐(13)이 탄성변형영역 내에서 변형함으로서, 롤(14) 사이와의 틈새(1)를 작은 채로 유지할 수 있다. 구체적으로는, 동일 틈새를 0.8㎜이하로 할 수 있다. 또한, 틈새(1)는, 노즐(13)의 선단부 P1로부터 롤(14)의 중심 Cr을 향하는 방향(롤(14)의 반지름방향)의 직선과 롤(14)과의 교차점 P2 사이로 한다.
또, 상기와 같이 노즐의 선단부 P1과 롤(14) 사이의 틈새가 작음으로서, 메니스커스 M을 작게 할 수 있다.
또한, 열전도성이 우수한 재료로 형성하였으므로, 노즐(13)의 선단부의 횡단면 폭방향에 있어서 용탕(1)의 온도의 불균일을 거의 없앨 수 있기 때문에, 선단부로부터 롤(14) 사이에 공급된 용탕(1)은, 균일적으로 응고할 수 있다.
또한, 응고완료점 E가 롤(14)의 중심축을 통과하는 평면(주형 센터 (C)라고 부름)과 선단부 사이(이 영역을 오프셋 (O)이라고 부름)에 존재하도록 주조속도를 조정함으로서, 응고한 부분이 가동주형에 의해 압축되게 된다. 이 압축에 의해, 응고한 부분 내에 보이드가 존재해도 소멸 또는 축소시킬 수 있다. 또, 완전히 응고하고 나서 롤(14)에 의한 압하가 작기 때문에, 주조 시, 롤(14)의 압하에 기인하는 균열 등의 문제가 거의 발생하지 않거나, 혹은 전혀 발생하지 않는다. 또한, 응고한 부분은, 최종응고 후에 있어서도 양롤(14)에 의해 끼워져 있으며, 양롤(14)이 형성하는 밀폐구간 내에서 롤(14)로부터 발열(拔熱)되기 때문에, 롤(14) 사이가 가장 근접해서 롤(14) 사이의 갭이 가장 작은 부분(최소 갭 G0 또는 G1 부분)을 통과해서 롤(14)로부터 배출(개방)되었을 때, 주조재(2)의 표면온도가 충분히 냉각되어 있으며, 급격한 산화 등에 의한 표면품질의 저하를 방지할 수 있다.
이하, 표 1에 나타내는 특성을 지니는 다양한 재료에 의해 노즐의 선단부를 형성하고, 이 노즐을 도 1에 나타내는 연속주조장치에 장착해서, 연속주조를 실시하고, 주조재의 표면성상을 조사해 보았다.
재료 등방성 흑연 C/C콤포지트 몰리브덴 SUS316 세라믹 파이버
시트
부피밀도 g/㎤ 1.8 1.5 10.2 7.9 0.7
인장강도 MPa 25.5 90 2000 400 0.3
탄성률MPa 9,800 110,000 327,000 200,000 1,500
열전도율(폭방향)W/mK 120 25 142 16.7 0.13
두께 ㎜ 0.9 0.5 0.2 0.3 0.5
(시험예 1)
용해하는 금속으로서 순알루미늄을 이용하여, 연속주조를 실시하였다. 본 예에서는, 노즐의 선단부의 형성재료로서, 두께 0.9㎜×폭 100㎜의 흑연단판을 이용하여, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부 사이의 크기(도 2에 표시하는 W0)를 7㎜로 하였다. 노즐의 선단부의 두께(도 2에 표시하는 t0)를 0.9㎜로 하였다. 롤 사이의 최소 갭(도 2(A)에 표시하는 G0)은, 4㎜t로 하였다. 그리고, 롤 사이의 갭이 6㎜로 되는 부분(도 2(A)에 표시하는 W1)에 노즐의 선단부가 위치하도록 노즐을 턴디쉬에 고정시켰다. 즉, 주조 전에 있어서, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 롤 사이의 틈새가 실질적으로 0으로 하였다. 또한, 실제로 조사했던바, 동일 틈새가 가장 큰 곳에서도, 0.3㎜이하였다. 이런 상태에서, 순알루미늄 30kg을 용탕온도 750℃로 해서, 폭 1OO㎜의 주조재를 주조하였다.
그러자, 주조 중, 롤 사이의 갭(도 2(B)에 표시하는 G1)은, 반력 등에 의해 4.8㎜t로 확대되어 있었다. 또, 이 롤의 이동에 수반하여, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부 사이의 크기(도 2(B)에 표시하는 W2)도 변화하고 있었다. 그러나, 주조 중, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 롤 사이의 틈새는 0.3㎜이하이며, 노즐의 선단부가 롤 사이의 갭의 확대에 추종하고 있으며, 탕누출이 없음을 확인하였다. 또, 주조 시에 있어서, 노줄의 선단부의 횡단면 폭방향에 있어서의 용탕온도를 조사해 보았다. 본 예에서는, 횡단면 폭방향으로 임의로 5점을 추려서, 측온기에 의해 각 점의 온도를 측정해 보았다. 그러자, 최소치: 742℃, 최대치: 743℃로 거의 균일함을 확인하였다. 그리고, 얻어진 주조재는, 균열이나 리플 마크가 없고, 광택면을 나타내고 있으며, 양호한 표면품질이었다.
(시험예 2)
용해하는 금속으로서 마그네슘합금(ASTM규격 범위 내의 AZ31 합금)을 이용해서, 연속주조를 실시하였다. 본 예에서는, 노즐의 선단부의 형성재료로서, 두께 0.5㎜×폭 150㎜의 C/C콤포지트판, 두께 0.5㎜×폭 150㎜의 세라믹 파이버 시트, 두께 0.6㎜×폭 150㎜의 흑연시트를 이용하였다. 도 3(A)에 표시하는 바와 같이, 롤(14)쪽에 흑연시트(30), 다음에 세라믹 파이버 시트(31), 그리고 용탕과 접촉하는 쪽에 C/C콤포지트판(32)으로 되도록 맞붙여서 노즐의 선단부를 형성하였다(선단부의 두께: 1.6㎜t). 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부 사이의 크기를 7㎜로 하였다. 롤 사이의 최소 갭은, 3.5㎜t로 하였다. 그리고, 롤 사이의 갭이 6㎜로 되는 부분에 노즐의 선단부가 위치하도록 노즐을 턴디쉬에 고정시켰다. 즉, 주조 전에 있어서, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 롤 사이의 틈새를 실질적으로 O으로 하였다. 또한, 실제로 조사했던바, 동일 틈새가 가장 큰 곳에서도, O.1㎜이하였다. 이런 상태에서, AZ31 합금 15kg을 용탕온도 705℃로 해서, 폭 300㎜의 주조재를 주조하였다. 본시험에 있어서 노즐의 선단부의 내주부 면에는, 이형제로서 질화붕소 등의 도포를 실시하였다.
그러자, 주조 중, 롤 사이의 갭은, 반력 등에 의해 4.2㎜t로 확대되어 있었다. 그러나, 주조 중, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 롤 사이의 틈새는 0.3㎜이하이며, 노즐의 선단부가 롤 사이의 갭의 확대에 추종하고 있으며, 탕누출이 없음을 확인하였다. 또, 주조 시에 있어서, 노즐의 선단부의 횡단면 폭방향에 있어서의 용탕온도를 조사해 보았다. 본 예에서는, 횡단면 폭방향으로 임의로 5점을 추려서, 측온기에 의해 각 점의 온도를 측정해 보았다. 그러자, 최소치: 695℃, 최대치: 698℃로 거의 균일함을 확인하였다. 그리고, 얻어진 주조재는, 균열이나 리플 마크가 없고, 광택면을 나타내고 있으며, 양호한 표면품질이었다.
(시험예 3)
용해하는 금속으로서 마그네슘합금(ASTM규격 범위 내의 AZ91 합금)을 이용해서, 연속주조를 실시하였다. 본 예에서는, 노즐의 선단부의 형성재료로서, 두께 0.2㎜×폭 150㎜의 몰리브덴판, 두께 0.5㎜×폭 150㎜의 세라믹 파이버 시트, 두께 0.2㎜×폭 150㎜의 흑연시트를 이용하였다. 도 3(B)에 표시하는 바와 같이, 롤(14)쪽에 흑연시트(40), 다음에 세라믹 파이버 시트(41), 그리고 용탕과 접촉하는 쪽에 몰리브덴판(42)으로 되도록 맞붙여서 노즐의 선단부를 형성하였다(선단부의 두께: 0.9㎜t). 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부 사이의 크기를 7㎜로 하였다. 롤 사이의 최소 갭은, 3.5㎜t로 하였다. 그리고, 롤 사이의 갭이 6㎜로 되는 부분에 노즐의 선단부가 위치하도록 노즐을 턴디쉬에 고정시켰다. 즉, 주조 전에 있어서, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 롤 사이의 틈새를 실질적으로 0으로 하였다. 또한, 실제로 조사했던바, 동일 틈새가 가장 큰 곳에서도, 0.2㎜이하였다. 이런 상태에서, AZ91 합금 15kg을 용탕온도 670℃로 해서, 폭 250㎜의 주조재를 주조하였다.
그러자, 주조 중, 롤 사이의 갭은, 반력 등에 의해 4.2㎜t로 확대되어 있었다. 그러나, 주조 중, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 롤 사이의 틈새는 0.3㎜이하이며, 노즐의 선단부가 롤 사이의 갭의 확대에 추종하고 있으며, 탕누출이 없음을 확인하였다. 또, 주조 시에 있어서, 노즐의 선단부의 횡단면 폭방향에 있어서의 용탕온도를 조사해 보았다. 본 예에서는, 횡단면 폭방향으로 임의로 5점을 추려서, 측온기에 의해 각 점의 온도를 측정해 보았다. 그러자, 최소치: 662℃, 최대치: 666℃로 거의 균일함을 확인하였다. 그리고, 얻어진 주조재는, 균열이나 리플 마크가 없고, 광택면을 나타내고 있으며, 양호한 표면품질이었다.
(시험예 4)
용해하는 금속으로서 알루미늄합금(JIS기호 5183)을 이용해서, 연속주조를 실시하였다. 본 예에서는, 노즐의 선단부의 형성재료로서, 두께 0.3㎜×폭 40㎜의 SUS316판 10매, 두께 0.5㎜×폭 409㎜의 세라믹 파이버 시트, 두께 0.5㎜×폭 409 ㎜의 흑연시트를 이용했다. SUS316판은, 판 사이의 틈새가 1㎜로 되도록 폭방향으로 배열해서, 판 사이의 틈새를 포함한 전체의 폭을 409㎜로 하고, 이들 SUS316판을 세라믹 파이버 시트로 피복하고, 또 롤과 접촉하는 쪽에 흑연시트를 붙여서, 노즐의 선단부를 형성하였다(선단부의 두께: 1.8㎜t). 즉, 도 3(C)에 표시하는 바와 같이, 롤(14)쪽에 흑연시트(50), 다음에 세라믹 파이버 시트(51), 다음에 SUS판(52), 그리고 용탕과 접촉하는 쪽에 세라믹 파이버 시트(51)로 되도록 하였다. 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부 사이의 크기를 8㎜로 하였다. 롤 사이의 최소 갭은, 3.5㎜t로 하였다. 그리고, 롤 사이의 갭이 6㎜로 되는 부분에 주탕구가 위치하도록 노즐을 턴디쉬에 고정시켰다. 즉, 주조 전에 있어서, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 롤 사이의 틈새를 실질적으로 0으로 하였다. 또한, 실제로 조사했던바, 동일 틈새가 가장 큰 곳에서도, 0.3㎜이하였다. 이런 상태에서, 알루미늄 5183합금 100kg을 용탕온도 720℃로 해서, 폭 300㎜의 주조재를 주조하였다.
그러자, 주조 중, 롤 사이의 갭은, 반력 등에 의해 4.7㎜t로 확대되어 있었다. 그러나, 주조 중, 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부와 롤 사이의 틈새는 0.5㎜이하이며, 노즐의 선단부가 롤 사이의 갭의 확대에 추종하고 있으며, 탕누출이 없음을 확인하였다. 또, 주조 시에 있어서, 노즐의 선단부의 횡단면 폭방향에 있어서의 용탕온도를 조사해 보았다. 본 예에서는, 횡단면 폭방향으로 임의로 5점을 추려서, 측온기에 의해 각 점의 온도를 측정해 보았다. 그러자, 최소치: 705℃, 최대치: 709℃로 거의 균일함을 확인하였다. 그리고, 얻어진 주조재는, 균열이나 리플 마크가 없고, 광택면을 나타내고 있으며, 양호한 표면품질이었다.
본 발명 주조용 노즐은, 알루미늄합금이나 마그네슘합금의 연속주조를 실시할 때, 턴디쉬로부터 가동주형에 용탕을 공급하는 부재로서 이용하면 된다. 또, 본 발명 주조재의 제조방법은, 표면성상이 우수한 주조재를 얻는 데에 최적이다. 또한, 이 제조방법에 의해 얻어진 주조재는, 압연 등의 2차 가공재로서 이용할 수 있다.

Claims (15)

  1. 용해한 알루미늄합금 또는 마그네슘합금의 용탕을 저류하는 턴디쉬(tundish)로부터, 연속주조용의, 상호대향하는 위치에 배치되어서 서로 반대방향으로 회전하는 1쌍의 롤로 이루어진 가동주형에 용탕을 공급하는 주조용 노즐로서, 일단이 용탕을 저류하는 턴디쉬에 고정되고 타단이 가동주형쪽에 배치되어 있으며, 주조용 노즐의 선단부를 포함하는 주조용 노즐에 있어서,
    상기 주조용 노즐의 선단부는, 제1열전도층 및 제2열전도층을 포함하고 다른 재료로 이루어지는 복수의 층을 구비하는 다층구조를 가지고, 상기 제1열전도층 및 상기 제2열전도층은 각각 열전도율이 0.2W/mK이상인 재료로 이루어지며, 각 재료는, 카본이나 카본-카본 콤포지트, 또는 철, 니켈, 티탄, 텅스텐, 몰리브덴 및 이들을 50질량% 이상 포함하는 합금이고,
    상기 제1열전도층은 상기 용탕과 접촉하는 상기 주조용 노즐의 선단부의 내주면에 배치되고, 상기 제2열전도층은 하나의 롤쪽에 배치되며,
    열전도율이 낮은 세라믹 파이버 시트의 적어도 하나의 층이 상기 제1열전도층과 상기 제2열전도층 사이에 협지되는 것을 특징으로 하는 주조용 노즐.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1열전도층과 상기 제2열전도층 중의 적어도 하나는 탄성율이 5000MPa 이상인 것을 특징으로 하는 주조용 노즐.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1열전도층, 상기 제2열전도층 및 상기 열전도율이 낮은 세라믹파이버시트의 적어도 하나의 층 중 적어도 하나는 부피밀도가 0.7g/cm3 이상인 것을 특징으로 하는 주조용 노즐.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1열전도층과 상기 제2열전도층 중의 적어도 하나는 인장강도가 10MPa 이상인 것을 특징으로 하는 주조용 노즐.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제1열전도층과 상기 제2열전도층 중의 적어도 하나는 인장강도가 10MPa 이상인 것을 특징으로 하는 주조용 노즐.
  6. 삭제
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 주조용 노즐의 선단부는 두께가 3.0㎜ 미만인 것을 특징으로 하는 주조용 노즐.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1열전도층과 상기 제2열전도층 중의 적어도 하나는 탄소로 이루어진 재료를 포함하는 탄소함유재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 주조용 노즐.
  9. 삭제
  10. 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금의 주조재를 제조하는 방법으로서,
    용해한 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금의 용탕을, 일단이 용탕을 저류하는 턴디쉬에 고정되고 타단이 가동주형쪽에 배치되며, 주조용 노즐의 선단부를 포함하는 주조용 노즐을 이용해서 턴디쉬로부터 1쌍의 롤을 포함하는 가동주형으로 공급하는 공정과,
    가동주형을 이용해서 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금의 주조재를 연속적으로 주조하는 공정을 포함하고,
    상기 주조용 노즐의 선단부는, 제1열전도층 및 제2열전도층을 포함하고 다른 재료로 이루어지는 복수의 층을 구비하는 다층구조를 가지고, 상기 제1열전도층 및 상기 제2열전도층은 각각 열전도율이 0.2W/mK 이상인 재료로 이루어지며, 각 재료는, 카본이나 카본-카본 콤포지트, 또는 철, 니켈, 티탄, 텅스텐, 몰리브덴 및 이들을 50질량% 이상 포함하는 합금이고,
    상기 제1열전도층은 상기 용탕과 접촉하는 상기 주조용 노즐의 선단부의 내주면에 배치되고, 상기 제2열전도층은 하나의 롤쪽에 배치되며,
    열전도율이 낮은 세라믹 파이버시트의 적어도 하나의 층이 상기 제1열전도층과 상기 제2열전도층 사이에 협지되는 것을 특징으로 하는 주조재의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금의 주조재의 제조방법으로서,
    상기 제1열전도층과 상기 제2열전도층 중의 적어도 하나는 탄성률이 5000MPa 이상이고, 인장강도가 10MPa 이상인 것을 특징으로 하는 주조재의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 가동주형과 상기 주조용 노즐의 바깥둘레 가장자리의 선단부 사이의 틈새는 0.8mm 이하인 것을 특징으로 하는 주조재의 제조방법.
  13. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 가동주형은 서로 반대 방향으로 회전하는 한 쌍의 롤을 서로 대향배치한 것을 특징으로 하는 주조재의 제조방법.
  14. 제 10항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법에 의해 얻어진 것을 특징으로 하는 주조재.
  15. 제 13항에 기재된 제조방법에 의해 얻어진 것을 특징으로 하는 주조재.
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