KR101282598B1 - 전자펄스 처리에 의한 알루미늄 스크랩 및 칩의 재생방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화하는 전자펄스 처리에 의한 알루미늄스크랩 및 칩의 재생방법에 관한 것으로서,
기존 개스제어, 미세화제, 개량처리제 등 고가의 첨가제를 사용하고 매우 복잡한 공정으로 제조하는 것을 고가의 재료투입없이 한 공정으로 처리가 가능한 방법을 제공하는데 그 목적이 있고, 기존 공정에서 처리 불가능한 조대하고 침상의 AlSiFe 개재물을 전자펄스 발생장치에 의해 상기 용탕에 전자펄스를 임가하여 미세화 및 균질화하므로서 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화시키는데 그 목적이 있다.
기존 개스제어, 미세화제, 개량처리제 등 고가의 첨가제를 사용하고 매우 복잡한 공정으로 제조하는 것을 고가의 재료투입없이 한 공정으로 처리가 가능한 방법을 제공하는데 그 목적이 있고, 기존 공정에서 처리 불가능한 조대하고 침상의 AlSiFe 개재물을 전자펄스 발생장치에 의해 상기 용탕에 전자펄스를 임가하여 미세화 및 균질화하므로서 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화시키는데 그 목적이 있다.
Description
전자펄스를 이용하여 알루미늄 스크랩 및 칩의 재생방법시키는 기술에 관한 것이다.
기존의 알루미늄합금 용탕제어는 탈가스 및 개재물제어, 입자미세화 및 개량처리 등 복잡하고 여러 공정으로 처리하므로 매우 복잡하다. Ar 가스투입으로 탈가스 및 개재물을 제어하고 고가의 TiB으로 입자를 미세화시키고 Sr이나 Al-CuP으로 Si의 개량처리를 하며 또한 복잡한 여러 공정과 장시간의 제조로 인하여 제조단가가 상승하게 되므로 이러한 복잡 공정을 단 시간에 동시에 처리가능한 기술개발이 요구되고 있다. 기존의 탈가스 및 개재물제어를 위한 공정에는 습기가 많고 차가운 Ar가스를 용탕에 주입하기 때문에 온도가 급격히 떨어져 재가열에 의한 추가 에너지 소모와 고온과 분진 등 작업환경이 열악하다.
일반적으로 알루미늄 용탕은 기포결함방지, 연성향상과 기계가공성 향상을 위해 도 1과 같이 Ar 가스에 의한 탈가스작업으로 주조결함제어와 TiB에 의한 입자미세화를 시켜 연성을 향상시키고 또한 기계가공성과 연성 향상을 위해 Sr과 AlCuP로서 개량화 작업공정 등 세가지 공정을 필수적으로 수행하게 된다.
그러나 기존 알루미늄 합금 용탕의 탈가스 공정에서는 습기가 있는 차가운 Ar 가스를 용탕에 주입하므로 온도가 급격히 떨어져 재가열에 의한 추가 에너지 소모와 고온과 분진 등 작업환경이 매우 열악하다. 또한 Fe가 함유된 값싼 스크랩을 많이 첨가하거나 용해작업을 반복할수록 불순물인 Fe 함유량이 증가되어 조대하고 침상의 상(AlSiFe) 개재물이 형성되고 화학조성 편석이 일어나 주조시 열간 균열을 유발시키고 연성이 저하되기 때문에 값싼 스크랩을 많이 사용하지 못하고 대신 고가의 순수 버진(virgin) 알루미늄 사용량 증가로 제조단가가 상승하는 것이 문제가 되므로 이를 해결하기 위하여 선진 각국에서는 전자기 및 초음파 처리기술에 의한 Fe 함유 상의 형상변화시키는 기술을 개발하고 있다.
Fe가 함유된 값싼 스크랩을 많이 첨가하거나 용해작업을 반복할수록 불순물인 Fe 함유량이 증가되어 조대하고 침상의 AlSiFe 개재물이 형성되고 화학조성 편석이 일어나 주조시 열간균열을 유발시키고 연성이 저하된다. 따라서 값싼 스크랩을 많이 사용하지 못하고 고가의 순수 버진(virgin) 사용량 증가로 제조단가가 상승하는 것이 문제이다.
알루미늄 합금에서 수소함량과 수축공은 주조제품의 품질을 좌우한다. 고품질을 생산하기 위해서는 개재물을 철저하게 배제된 고청정도의 합금이 요구된다. 알루미늄 합금 용탕은 대기와 접촉하여 산화물이 발생하여 기공과 하드 스폿(hard spot)과 같은 결함을 유발하게 된다.
알루미늄 합금 용탕의 Fe 개재물제어, 탈가스 및 Si 개량처리, 입자미세화 등의 복잡한 제조공정을 한공정으로 해결할 수있는 제조공법 연구가 필요하다. 이를 위해 각국에서는 초음파 및 전자기를 용탕에 가하는 방법을 개발하고 있다.
종래기술인 대한민국 출원번호 제10-2001-0030293호는 "슬릿형 주형을 이용한 알루미늄 전자기 연속주조 장치"에 관한 것으로서, 주형 외부에 고주파 유도코일을 설치하여 표면 결함이 없는 주편을 고속으로 생산할 수 있는 알루미늄 또는 그 합금의 연속주조 장치를 제공하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 종래기술인 대한민국 출원번호 제10-1986-0008064호는 "알루미늄 용탕속에서 수소기체 및 비금속개재물을 제거하는 알루미늄 용탕의 처리방법"에 관한 것으로서, 알루미늄 용탕속에서 Ar과 같은 처리 기체의 취입에 의한 수소 기체 및 비금속 개재물의 제거 처리시에 알루미늄용탕 표면보다 위쪽의 분위기중의 수분량을 적게 하여 알루미늄과 상기 분위기의 수분과의 반응의 결과 발생하는 수소 기체량을 감소시키고, 그 결과 수소 기체 제거효율을 향상시킬수 있는 방법을 제공하는 기술이 개시되어 있다.
또한 종래기술인 초음파법은 표면에 접촉되는 부위만 효과가 있으므로 현장의 대형로 적용은 불가능하고, 전자기처리법은 용해로 외부에 장치를 부착하여 처리하므로 제조설비 가격이 비싸므로 현장의 대형 용해로 적용에는 제한을 받기 때문에 현재 소형 시험로에서 연구중이다.
따라서 본 발명에서는 이러한 기존 개스제어, 미세화제, 개량처리제 등 고가의 첨가제를 사용하고 매우 복잡한 공정으로 제조하는 것을 고가의 재료투입없이 한 공정으로 이러한 역할을 할 수 있는 기술을 제안하고자 하고, 본 발명은 강력한 전자펄스를 알루미늄 용탕에 직접 임가하여 조대한 판상의 Fe 개재물을 미세화시키므로 저가의 스크랩 사용량을 증대하여 값싸고 고품질의 합금을 제조하는 기술이다.
본 발명은 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화하는 전자펄스 처리에 의한 알루미늄 스크랩 및 칩의 재생방법에 관한 것으로서, 알루미늄 스크랩 및 칩의 용탕이 들어있는 용해로 외벽에 위치한 전자펄스 발생장치에 의해 상기 용탕에 전자펄스를 주사시킴으로써 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화시키는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 전자펄스 발생장치는 외부 펄스 발생 전극과 상기 외부 펄스 발생 전극에서 발생한 전자펄스를 상기 용탕의 내부까지 전달하기 위한 웨이브 가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 웨이브 가이드의 재질은 티타늄 재질인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 웨이브 가이드는 상기 용탕의 내부에 위치한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 전자펄스의 진동수는 0~100Hz인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 전자펄스의 진동수는 2~4Hz인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 용탕에 상기 전자펄스를 주사시키는 시간은 1 내지 2분인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화하는 전자펄스 처리에 의한 알루미늄 스크랩 및 칩의 재생방법에 관한 것으로서, 알루미늄 스크랩 및 칩 성분의 용탕을 가열시키는 가열단계;
가열된 상기 알루미늄 스크랩 및 칩 성분의 용탕 외부에 위치한 전자펄스 발생장치에 의해 상기 알루미늄 스크랩 및 칩 성분의 용탕에 전자펄스를 주사시킴으로써 알루미늄 스크랩 합금의 주조결함을 제거시키는 전자펄스 주사단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 가열단계에서 상기 용탕의 가열온도는 750℃ 내지 800℃인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 전자펄스 발생장치는 외부 펄스 발생 전극과 상기 외부 펄스 발생 전극에서 발생한 전자펄스를 상기 용탕의 내부까지 전달하기 위한 웨이브 가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 웨이브 가이드의 재질은 티타늄 재질인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 웨이브 가이드는 상기 용탕의 내부에 위치한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 전자펄스의 진동수는 0~100Hz인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 전자펄스의 진동수는 2~4Hz인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 용탕에 상기 전자펄스를 주사시키는 시간은 1 내지 2분인 것을 특징으로 한다.
전자 펄스 처리공법은 알루미늄 스크랩 합금에 대해 개량처리 및 탈가스는 물론 기존 공정에서 문제시 되고 있는 용탕중 발생하는 개재물양을 감소시키고 조대하고 침상 형태의 개재물상을 미세화시키며, 구상으로 변화시키고 화학조성 편석이 없는 균일한 조성으로 제조가능하여 주조시 열간균열을 방지하여 주조결함을 감소시킨다. 또한 전자펄스에 의한 용탕처리는 주조품의 단점인 연신율을 크게 향상시기 때문에 Fe가 많이 함유된 값싼 스크랩 사용량을 크게 증가시킬 수가 있어 저가이면서 고품질의 알루미늄합금 제조가 가능하다는 것이 본 연구의 가장 큰 장점이며 핵심기술이다.
종래에는 알루미늄 스크랩 합금의 강도와 연성향상과 주조결함 제어를 위해 알루미늄 용탕의 탈가스 및 비금속개재물제어와 개량처리 등 복잡한 공정이 필수적이며 이러한 제조공정에서 유해한 가스 및 미세한 분진발생과 고열의 열악한 환경으로서, 3D업종의 작업환경이었으나, 본 발명을 통해 복잡한 공정을 단순화하고 유해 가스나 미세한 분진발생이 없이 전자 펄스 처리만을 통해 알루미늄 스크랩 합금의 강도, 연성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래기술인 알루미늄합금의 기포결함 방지, 강도, 연성 향상을 위한 입자 미세화, 기계가공성, 연성 향상을 위한 처리제 투입에 따른 조직변화를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 전자기장 이용장치에 관한 개략도이다.
도 3은 종래의 초음파 발생장치에 관한 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전자펄스 발생장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전자펄스 발생장치로부터 발생되는 최적의 파형을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 불순물인 Fe가 1wt% 포함된 356합금의 합금용탕에 전자펄스를 처리하지 않은 시험편과 처리한 시험편의 마이크로 조직(micro structure)에서의 조직변화를 나타내는 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 불순물인 Fe가 1.9 wt% 포함된 356합금의 합금용탕온도 750℃에서 2Hz의 전자펄스를 2분간 처리한 시험편과 처리하지 않은 시험편간의 매크로 조직(macro structure)와 마이크로 조직(micro structure)에서의 각각의 조직변화를 나타내는 사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 356합금에서의 전자펄스를 처리한 경우와 처리하지 않은 시험편간의 탈가스에 의한 표면조도와 매크로 조직(macro structure)의 변화를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 356합금용탕에 전자펄스를 처리한 경우와 처리하지 않은 경우의 시험편에서의 탈가스 및 AlFeSi상의 미세화를 나타내는 사진이다.
도 10은 본 발명에 따른 불순물인 Fe가 1.9wt% 포함된 356합금 용탕에 전자펄스를 처리한 시험편과 처리하지 않은 시험편의 AlFeSi상을 주사전자현미경(SEM)으로 비교한 것이다.
도 2는 종래의 전자기장 이용장치에 관한 개략도이다.
도 3은 종래의 초음파 발생장치에 관한 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전자펄스 발생장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전자펄스 발생장치로부터 발생되는 최적의 파형을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 불순물인 Fe가 1wt% 포함된 356합금의 합금용탕에 전자펄스를 처리하지 않은 시험편과 처리한 시험편의 마이크로 조직(micro structure)에서의 조직변화를 나타내는 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 불순물인 Fe가 1.9 wt% 포함된 356합금의 합금용탕온도 750℃에서 2Hz의 전자펄스를 2분간 처리한 시험편과 처리하지 않은 시험편간의 매크로 조직(macro structure)와 마이크로 조직(micro structure)에서의 각각의 조직변화를 나타내는 사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 356합금에서의 전자펄스를 처리한 경우와 처리하지 않은 시험편간의 탈가스에 의한 표면조도와 매크로 조직(macro structure)의 변화를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 356합금용탕에 전자펄스를 처리한 경우와 처리하지 않은 경우의 시험편에서의 탈가스 및 AlFeSi상의 미세화를 나타내는 사진이다.
도 10은 본 발명에 따른 불순물인 Fe가 1.9wt% 포함된 356합금 용탕에 전자펄스를 처리한 시험편과 처리하지 않은 시험편의 AlFeSi상을 주사전자현미경(SEM)으로 비교한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 종래기술인 Al-Si 합금의 기포결함 방지를 위해 차가운 Ar가스를 주입하여 처리하는 방식에 따른 조직의 처리 전후 사진을 도시하고 있고,
또한, 강도, 연성향상을 위한 입자미세화를 위해 고가의 TiB 처리제를 투입함으로써 재질의 조직을 변화시킨 조직 변화 전후 사진을 도시하고 있으며,
과공정 Al-Si합금에 AlCuP를 처리하여 기계 가공성 및 연성을 향상시킨 조직 변화 사진 및 아공정 Al-Si합금에 Sr를 처리하여 조직을 개량하는 사진을 나타내고 있다.
이러한 종래기술의 경우에는 Al합금 용탕의 기포결함, 연성 및 기계가공성 향상을 위해 탈가스, 개재물 제어, 입자 미세화 및 개량 처리등 3가지의 복잡한 공정처리가 필수적이었고,
특히 Ar 가스 투입은 온도가 낮은 차가운 가스이므로 용탕온도가 Ar 가스의 투입으로 급강하하고, 이를 다시 재가열해야 하므로 추가 에너지 소모가 큰 문제점이 있었고,
입자 미세화를 위한 TiB의 경우에는 고가이며, 아공정 Si 개량 처리를 위한 고가의 Sr 사용 그리고 과공정 Si 개량처리를 위해, AlCuP나 flux를 사용하는데 AlCuP는 아주 고가이며, flux는 매연발생 및 가스 혼입의 문제가 있었다.
또한, 이러한 복잡한 공정을 수행했음에도 불구하고 라멜라(Lamellar) 형태의 조대한 (AlFeSi) 상의 형상제어는 불가능하여 주조시 열간 crack을 유발하는 문제점을 피할 수가 없기 때문에 기존 공정에서는 Fe가 함유된 스크랩을 많이 첨가할 수가 없고 버진 잉고트 양을 많이 사용하므로 합금제조 단가가 비싸지는 문제가 있다.
도 2는 종래의 이러한 기존 개스제어, 미세화제, 개량처리제 등 고가의 첨가제를 사용하고 매우 복잡한 공정으로 제조하는 것을 고가의 재료투입없이 처리하기 위한 독일, 프랑스, 일본, 러시아, 우크라이나, 네덜란드에서 연구되는 EMS(electro magnetic stirring; 전자기장 이용장치)이다.
EMS의 경우에는 용탕의 주위에 고주파 유도코일을 설치하여 자기장을 형성한다는 점에서 용탕 크기가 커지면 장치 또한 거대화되어야 하므로 장치가 고가이기 때문에, 용탕의 크기가 작은 실험실 수준에서만 가능한 문제점이 있다.
도 3은 종래의 이러한 기존 개스제어, 미세화제, 개량처리제 등 고가의 첨가제를 사용하고 매우 복잡한 공정으로 제조하는 것을 고가의 재료투입없이 처리하기 위한 독일, 일본, 러시아, 미국, 네덜란드에서 연구되고 있는 초음파(ultrasonic)에 관한 장치의 개략도이다.
초음파 발생장치의 경우에는 초음파와 접촉되는 국소적 부위의 용탕 재질만이 처리되어 실질적으로 생산현장에 적용될 수 없는 문제점이 있었다.
도 4는 본 발명에 따른 전자펄스 발생장치(1)의 개략도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전자펄스 발생장치(1)는 Al-Si 합금 성분의 용탕 외부에 위치하고, 전자펄스 발생장치(1)의 전극(2)에서 발생시킨 전자펄스를 Al-Si 합금의 용탕에 주사시킴으로써 아공정 및 과공정 Al-Si 합금의 주조결함을 별도의 처리제의 투입없이도 가능하게 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전자펄스 발생장치(1)의 전극(2)은 용탕의 외부에 위치하고, 발생된 전자펄스를 용탕에 보다 효과적으로 주사시키기 위해 웨이브 가이드(3)가 전극과 일직선상에 이격되어 설치되고, 웨이브 가이드(3)는 용탕 내부에 삽입되어 직접적으로 전자펄스가 용탕에 주사될 수 있는 구조를 갖고 있고 재질은 알루미늄합금 용탕에 안전한 티타늄 재질인 것을 특징으로 한다.
아래의 표 1에서도 알 수 있듯이
종래의 초음파 발생장치에 기한 처리장치와 본 발명에 따른 전자펄스 발생장치를 비교해보면,
본 발명에 따른 전자펄스 발생장치를 이용하여 아공정 및 과공정 Al-Si 합금의 주조결함을 제어하게 되면,
종래의 초음파 발생장치에 비해 진동수가 매우 작은 1 내지 100Hz, 바람직하게는 2 내지 4Hz에서 처리가능하여 에너지 소모량 면에서 초음파 발생장치에 비해 1/30 수준으로 감소되어 에너지 효율성이 우수하고, 처리되는 영역에 있어서도 초음파 발생장치의 경우에는 초음파가 접촉하는 접촉부위에 한정되므로 수Kg 정도의 소형 시험로에서만 적용이 가능한 문제점이 있었으나,
본 발명에 따른 전자펄스 발생장치는 직경 1m에까지 영향을 미쳐 대형로에서의 사용이 가능하다.
또한 처리시간면에서도 본 발명에 따른 전자펄스 발생장치는 1 내지 2분이면 처리가 완료되나, 초음파 발생장치의 경우에는 30분이상이 소요되므로 시간 효율성면에서도 매우 우수하다.
항목 | 전자펄스발생장치 | 초음파발생장치 |
진동수 | 1~100Hz (바람직하게는 2~4Hz) |
18~20KHz |
에너지 소모량 | 2 kw·hr/ton | 60 kw·hr/ton |
처리 영향 영역 | 직경 1m | 접촉부위만 |
처리용량 | 대형로 가능 | 수Kg 소형 시험로만 가능 |
처리 시간 | 1 내지 5분 (바람직하게는 1 내지 2분) |
30분이상 |
도 5는 본 발명에 따른 전자펄스 발생장치로부터 발생되는 최적의 파형을 도시한다.
도 5에 도시된 바와 같이 전자펄스의 최적의 파형은 초기에는 강력하고 예리한 펄스, 즉 진폭이 큰 펄스가 단시간내에 주사된 후, 이후에는 점차 펄스의 진폭이 작아지는 형태가 바람직하다.
이러한 강력한 펄스파형을 초기에 알루미늄 용탕에 직접 가함으로써 용탕에 함유된 비금속 개재물을 제어가능하고, 탈가스, 입자 미세화, 개량처리 및 편석 제어의 효과를 동시에 이룰 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 356알루미늄합금 용탕에 전자펄스를 처리한 경우와 처리하지 않은 경우의 시험편에서의 탈가스 및 AlFeSi상의 미세화를 나타내는 사진이다.
전자펄스 처리하지 않은 경우에는 오른쪽의 상부 조직을 보면 검은 부분이 보이는데 이 부분이 가스가 개재되어 있는 부분인데 반해, 전자펄스를 처리한 조직을 보면 이러한 가스가 개재된 부분이 없고,
침상의 AlFeSi상들도 전자펄스 처리를 한 경우 미세화되고 균일화됨을 보여준다.
전자펄스를 처리하지 않은 시험편의 경우에는 AlFeSi 상의 길이가 50㎛ 내지 210㎛로서 길고 조대한 라멜라(lamellar) 형태이고, 전자펄스를 처리한 시험편의 경우에는 AlFeSi 상의 길이가 5㎛ 내지 40㎛로 미세화됨을 볼 수 있다.
이는 배경기술에서 언급한 바와 같이, Fe가 함유된 값싼 스크랩을 많이 첨가하거나 용해작업을 반복할수록 불순물인 Fe 함유량이 증가되어 조대하고 침상의 AlSiFe 개재물이 형성되고 화학조성 편석이 일어나 주조시 열간 크랙을 유발시키므로 값싼 스크랩 대신 고가의 순수 버진(virgin) 알루미늄을 사용할 수밖에 없었으나, 불순물인 Fe가 1.5%나 포함된 356합금에서 전자펄스 처리를 통해 침상의 AlSiFe 개재물을 미세화하는 것을 보여주었고, 이를 통해서 Fe가 다량 포함된 저가의 알루미늄 스크랩 및 칩을 재생하여 순수 버진 알루미늄의 사용을 대체할 수가 있기 때문에 알루미늄합금에 의한 주조제품의 가격 경쟁력을 높여준다.
도 7은 본 발명에 따른 불순물인 Fe가 1.9 wt% 포함된 356합금의 합금용탕온도 750℃에서 2Hz의 전자펄스를 2분간 처리한 시험편과 처리하지 않은 시험편간의 매크로 조직(macro structure)와 마이크로 조직(micro structure)에서의 각각의 조직변화를 나타내는 사진이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 매크로 조직(macro structure)와 마이크로 조직(micro structure) 모두에서 합금용탕온도 750℃에서 2Hz의 전자펄스를 2분간 처리한 시험편의 조직이 전자펄스를 처리하지 않은 시험편에 비해 침상의 AlFeSi상 조직이 미세화되고 균일화됨을 보여준다.
도 8은 본 발명에 따른 A357합금에서의 전자펄스를 처리한 경우와 처리하지 않은 시험편간의 탈가스에 의한 표면조도의 변화를 나타낸다.
전자펄스를 처리하지 않은 시험편은 용탕내 탈가스가 되지 않아서 시험편 표면이 거칠고, 전자펄스를 처리한 시험편은 표면이 매끈한 것을 볼 수 있고, 이는 전자펄스를 처리한 시험편의 경우 가스 제거가 원활히 이루어져 기포결함이 감소했기 때문이다.
도 9는 본 발명에 따른 A357합금용탕에 전자펄스를 처리한 경우와 처리하지 않은 경우의 시험편에서의 탈가스 및 AlFeSi상의 미세화를 나타내는 사진이다.
전자펄스 처리하지 않은 경우에는 왼쪽의 상부 조직을 보면 검은 부분이 보이는데 이 부분은 탈가스가 되지 않아 기포결함이 발생한 것인 반면, 전자펄스를 처리한 조직을 보면 이러한 가스가 개재된 부분이 없고,
침상의 AlFeSi상들은 미세화되고 균일화됨을 보여준다.
도 10은 본 발명에 따른 불순물인 Fe가 1.9wt% 포함된 A357합금 용탕에 전자펄스를 처리한 시험편과 처리하지 않은 시험편의 AlFeSi상을 주사전자현미경(SEM)으로 비교한 것이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 전자펄스를 처리하지 않은 상단의 사진들에서는 침상의 조대한 AlFeSi 상들이 보이는데 반해, 전자펄스를 처리한 하단의 사진들에서는 조직이 미세화되고 균일화되었음을 볼 수 있다.
도 10의 오른쪽에 붉은 색으로 표시된 사진들은 Fe 원소에 대하여 매핑한 사진들로서 AlFeSi 상들이 전자펄스처리로 인하여 미세해지고 균일하게 분포됨을 보여주고 있다.
이상에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변경, 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
1: 전자펄스 발생장치 2: 전극
3: 웨이브 가이드
3: 웨이브 가이드
Claims (15)
- 알루미늄 스크랩 및 칩의 용탕 외부에 위치한 전자펄스 발생장치에 의해 상기 용탕에 전자펄스를 주사시키고,
상기 전자펄스 발생장치는 외부 펄스 발생 전극과 상기 외부 펄스 발생 전극에서 발생한 전자펄스를 상기 용탕의 내부까지 전달하기 위한 웨이브 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화하는 전자펄스 처리에 의한 알루미늄 스크랩 및 칩의 재생방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 웨이브 가이드의 재질은 티타늄 재질인 것을 특징으로 하는 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화하는 전자펄스 처리에 의한 알루미늄 스크랩 및 칩의 재생방법. - 제3항에 있어서,
상기 웨이브 가이드는 상기 용탕의 내부에 위치한 것을 특징으로 하는 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화하는 전자펄스 처리에 의한 알루미늄 스크랩 및 칩의 재생방법. - 제4항에 있어서,
상기 전자펄스의 진동수는 0~100Hz인 것을 특징으로 하는 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화하는 전자펄스 처리에 의한 알루미늄 스크랩 및 칩의 재생방법. - 제5항에 있어서,
상기 전자펄스의 진동수는 2~4Hz인 것을 특징으로 하는 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화하는 전자펄스 처리에 의한 알루미늄 스크랩 및 칩의 재생방법. - 제6항에 있어서,
상기 용탕에 상기 전자펄스를 주사시키는 시간은 1 내지 2분인 것을 특징으로 하는 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화하는 전자펄스 처리에 의한 알루미늄 스크랩 및 칩의 재생방법. - 알루미늄 스크랩 및 칩 성분의 용탕을 가열시키는 가열단계;
가열된 상기 알루미늄 스크랩 및 칩 성분의 용탕 외부에 위치한 전자펄스 발생장치에 의해 상기 알루미늄 스크랩 및 칩 성분의 용탕에 전자펄스를 주사시킴으로써 알루미늄 스크랩 합금의 주조결함을 제거시키는 전자펄스 주사단계를 포함하고,
상기 전자펄스 발생장치는 외부 펄스 발생 전극과 상기 외부 펄스 발생 전극에서 발생한 전자펄스를 상기 용탕의 내부까지 전달하기 위한 웨이브 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화하는 전자펄스 처리에 의한 알루미늄 스크랩 및 칩의 재생방법. - 제8항에 있어서,
상기 가열단계에서 상기 용탕의 가열온도는 750℃ 내지 800℃인 것을 특징으로 하는 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화하는 전자펄스 처리에 의한 알루미늄 스크랩 및 칩의 재생방법. - 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 웨이브 가이드의 재질은 티타늄 재질인 것을 특징으로 하는 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화하는 전자펄스 처리에 의한 알루미늄 스크랩 및 칩의 재생방법. - 제11항에 있어서,
상기 웨이브 가이드는 상기 용탕의 내부에 위치한 것을 특징으로 하는 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화하는 전자펄스 처리에 의한 알루미늄 스크랩 및 칩의 재생방법. - 제12항에 있어서,
상기 전자펄스의 진동수는 0~100Hz인 것을 특징으로 하는 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화하는 전자펄스 처리에 의한 알루미늄 스크랩 및 칩의 재생방법. - 제13항에 있어서,
상기 전자펄스의 진동수는 2~4Hz인 것을 특징으로 하는 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화하는 전자펄스 처리에 의한 알루미늄 스크랩 및 칩의 재생방법. - 제14항에 있어서,
상기 용탕에 상기 전자펄스를 주사시키는 시간은 1 내지 2분인 것을 특징으로 하는 저급의 알루미늄 스크랩을 고급화하는 전자펄스 처리에 의한 알루미늄 스크랩 및 칩의 재생방법.
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JP2008168341A (ja) * | 2006-12-04 | 2008-07-24 | Heraeus Inc | 鋳造強磁性合金の製造方法及びこれにより製造された鋳造強磁性合金 |
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