KR19990069537A - 케이싱된 압출주조 제품의 제조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이싱된 압출주조 제품을 제조하기 위해 사용되는 방법 및 이에 관한 장치에 관한 것이다. 진동식 금형이나 함께 주행하는 금형이 사용된다. 이러한 방법에 있어서 예를 들어 녹이 슬지 않는, 케이싱으로서 사용되는 열 밴드는 연속적으로 금형벽과 예를 들어 탄소-용융물 사이에 도입되어 압출 주조물과 접합된다. 이러한 방법은 예를 들어 2-롤 주조설비, 하첼리트-설비 또는 주조 휠 설비에 유리하게 사용될 수 있다.

본 발명의 이점은 무엇보다도 규격이 800mm 초과 × 10mm 미만이고 또한 결합재료로서 평면제품을 제조하는데 비용상 유리하다는 것이다.

Description

케이싱된 압출주조 제품의 제조방법 및 장치

본 발명은 유체 금속 용융물이 금속-평면제품, 바람직하게는 강철로 이루어진 열 밴드와 접촉하고 접합하는, 얇은 금속밴드를 제조하는 방법 및 진동식 금형(고정 금형) 또는 이동 금형, 바람직하게는 2-롤 주조장치를 사용하여 이러한 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것으로서, 장치에 있어서 금속-평면제품(열 밴드)은 연속적으로 후속 이동하여, 주행하는 금속 용융물을 모든 면에서 둘러싼 다음 배출장치를 통해 빠져나간다.

근래에는 두께가 2mm 미만인 평면제품은 주로 열 밴드의 압연에 의해 제조되는데, 이러한 제품은 0.2mm의 두께까지 냉간 압연될 수 있다. 이때 단면(profile) 및 평활도와 관련하여 냉각밴드에 설정되는 필요조건은 이미 열간 압연 공정에서의 백분율로 조절되는데, 냉간 압연 공정에서는 규격의 교정이 더 이상 가능하지 않기 때문이다. 약 100/1의 폭-두께 비로부터 열간 압연에서 폭 방향으로의 유동저항은 사실상 무한히 크기 때문에, 단면 및 평활도의 백분율 교정은 더 이상 가능하지 않다. 이 때문에 폭이 1000mm를 초과하고 두께가 10mm 미만인 크기를 현실화시킬 수 있는 주조 공법은 현재까지 반-제조설비의 상태에서는 거의 개발되지 않고 있다.

진동식 금형을 사용하여 통상적인 철괴설비에 있어서 수득되는 시스템상 한정된 슬랙(slag) 필름두께 및 동일한 제조상의 전제조건하에 얇은 형태를 주조함에 있어서 중요한 문제는 주조두께의 감소 및 주조속도의 상승에 상응하여 시간단위 당 제조되는 표면이 수배 증가하고 동시에 필름두께가 감소한다는 것이다. 이와 결부되어 시간단위당 유출되는 경화열 및 이에 따른 금형 속으로의 열 스트림이 증가한다.

도 1에 있어서, 예를 들어 두께가 200mm이고 속도가 1m/min인 통상적으로 제조되는 주조철괴의 임계 열 스트림은 약 1MW/m²이므로, 주조두께는 열 스트림을 2.8MW/m²로 증가시키기 위해 주조속도를 6m/min으로 동시에 증가시키면 주조두께는 예를 들어 50mm로 감소한다. 수축률에 상응하게 세로방향 균열에 대한 위험도 공칭값 1로 상승하고, 표준 철괴, 즉 얇은 철괴의 경우 동일한 폭에 있어서 표준 철괴와 같이 세로방향 균열에 대한 2.8배 약해지는 공칭값 2.8로 상승한다.

부분상의 한계검사는 최소의 상대 슬랙 필름두께 0.001 또는 0.02mm를 나타내고 주조시 주조분말 없이 겉보기의 비율을 재차 반영한다. 완전한 열 스트림은 약 5MW/m²의 값을 취하고 주조 분말 및 주조 슬랙이 없이 주조되는 결합설비에 재차 나타난다.

열 스트림과 관련하여 유사한 비율은 함께 주행하는 금형을 사용하는 밴드주조의 경우에도 제공된다. 또한, 한계조사의 크기에서 열 스트림에 대한 이러한 공정에 있어서 슬랙이 결핍된다.

이러한 결과를 밴드설비에 전달하여 다음을 설명한다.

1. 경화되는 동안 금형에서 현저히 높은 열 스트림을 위해 슬랙 없이 주조하고

2. 주조공정에 있어서 현저히 높은 수축을 유도하고

3. 밴드표면에 세로방향 균열의 위험 및 금형의 미미한 고정시간을 유도하는, 상응하게 높은 열이 금형에 부여된다.

최근에 이렇게 제기되는 문제점은 함께 주행하는 금형을 사용하는 설비, 예를 들어 2-롤 방법[베쎄머(Bessemer) 원리], 하첼리트(Hazelett)-방법 또는 "벨트"-설비 및 1-롤 방법에 따라 두께가 30mm 보다 큰 얇은 압출물의 주조시 통제할 수 없는 표면 결합을 유도한다.

지금까지 가장 우수한 결과는 이중-롤을 사용하여 수득할 수 있었다. 이러한 방법에 있어서 반대로 회전하는 2개의 롤 사이에 강철 유체를 대칭적으로 주조하고, 롤 사이의 가장 좁은 틈(접촉지점)에서 경화되며 배출장치를 통해 빠져나온다.

목적하는 표면의 품질 및 특히 두께방향 및 폭방향에서 규격이 재현될 수 없고 표시가 필요한 백분율의 오차허용 범위에서 냉각밴드를 나타낼 수 없다. 이는 C-강철을 제조함에 있어서 특히 중요하다.

강철의 경화거동으로 설명한다. 이중 롤에 제공되는 주조조건에 있어서 강철은 "냉각된" 롤 표면상에서 매우 단시간 후 경화된다. 열 스트림 약 5MW/m²는 롤 표면으로 방사상으로 유동하고 롤의 냉각을 거쳐 감퇴된다.

이로써 다음과 같은 효과를 유발한다:

- 예를 들어 하나의 실린더형 냉각수단이 장착된 열의 부하가 높은 롤 금형은 접촉영역에서 경화되는 압출물에 따른 열적 성장에 의해 팽창하고 밴드에 네가티브 크라운(negative crown)을 스탬핑한다. 그러나 추가의 작동에서 압연기의 작용으로 단편의 교정은 사실상 압연기에서 필요한 가로유동에 의해 전술한 폭/두께 비 100/1 이상으로는 더 이상 가능하지 않다.

- 압출 표면은 경화되는 동안 주조방향에서 또는 마찬가지로 폭방향에서도 롤 표면과 평행하게 수축하여 압출 주조물에 인장력이 작용하고 금형 표면에 압축력이 작용한다. 동시에 열 스트림으로 인해 방사방향 및 축방향으로 회전 순환하는 동안 금형 표면이 팽창하고 주조표면에 두 방향으로 인장력이 형성된다.

이러한 장력이 압출 주조물의 수축에 의해 야기되는 장력과 중첩하여 금형 표면상에 압출 주조물의 고정 수축을 유도한다. 이로써 축방향으로(주조방향에 대해 교차하는) 작용하는 장력의 결과 세로방향 균열의 형성 및 방사상으로(주조방향을 따르는) 작용하는 장력의 결과 가로방향 균열을 유도한다. 주조되는 형태가 넓을수록, 절대값은 더욱 커지고 이에 의해 길이방향 균열을 형성할 위험 및 백분율로 승인되는 평활도 및 무균열도의 조절에 대한 주조 밴드에서의 축방향 수축의 영향이 더욱 커진다.

예를 들어 DE 제34 40 234호, DE 제34 40 235호, DE 제34 40 237호와 같은 상이한 특허원에서 밴드 및/또는 롤의 형태로 함께 주행하는 금형에 대해 보고하고 있다. 이러한 특허공보에 있어서 표면의 품질을 금속 용융물의 경화되는 표면과 금형 활성재료 사이의 마찰이 최소화되고 이로써 균열이 방지되며 동일한 형태의 표면 품질에 도달함으로써 개선하려고 시도하고 있다. 냉각되는 평면과 결정화되는 활성재료 사이의 결합 및 접합은 의식적으로 억제된다. 기타의 제안된 방법으로서 DE 제34 06 730호에 기술된 방법은 금속 호일을 금형의 벽에 기름을 바르기 위한 목적으로 수평압출 주조설비의 금형에 연속적으로 도입한다.

폭이 400 내지 1600mm이고 두께가 10mm 미만인, 바람직하게는 강철로 이루어진 밴드를 주조하기 위한 기존의 기술상태로는 지금까지 높은 열 스트림 문제뿐만 아니라 단면 허용오차 및 평활도 허용오차 문제도 해결하지 못하고 있다.

따라서, 본 발명의 과제는 압출 주조방법 및 진동식 금형 또는 함께 주행하는 금형에 기초하여 이러한 방법을 수행하기 위한 장치를 제공하는 것으로서, 이에 의해 경화되는 용융물로부터 열 스트림을 조절하여, 수축의 크기가 하부임계 크기를 나타내고, 동시에 경화되는 용융물과 평면제품(예를 들어 열 밴드) 사이의 접합이 일어나고 최적의 밴드기하(단면 및 평활도)가 보장된다.

이러한 과제는 특허 청구의 범위에 기술하는 방법 및 장치에 의해 예상 밖으로 해결된다.

예상치 못한 해결 및 본 발명은 반대로 작용하는 압축력의 중첩에 의해 형성되는 인장력이 금형과 금속 유체 사이에 존재하는 케이싱(casing)의 팽창에 의해 해결되는, 경화되는 압출표면의 임계수축이 보상되는 것으로 이루어진다.

케이싱 자체는 우선 열 스트림을 용량으로 수용하고 이로써 금형벽을 향한 측면은 비교적 차갑게 유지되고 여기서 균열을 형성하지 않고 더욱 많은 장력을 수용할 수 있다.

도 1은 주조두께 및 주조속도에 따라 생성되는 열의 흐름을 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 특징을 구비한 2-롤 주조기의 예를 나타낸다.

도 3은 경화되는 용융물과 케이싱 사이의 재료결합을 위한 기본 전제조건을 나타낸다.

도 4는 하첼리트 장치와 주조 휠을 사용하는 본 발명의 예를 나타낸다.

이후 본 발명은 도 2 및 도 3과 관련하여 실시예를 사용하여 설명한다.

분배기(1)를 통해 강철 유체가 강철 공급시스템(2)을 거쳐 용융물(3)과 함께 주행하는 금형(5) 사이에 연속적으로 적어도 한 측면상에 후속 운반되는 케이싱(4)에 도달하고 경화되는 용융물이 배출된다. 접합영역(6)이 동시에 형성되는 경화영역에 있어서, 경화되는 용융물(7) 또는 압출 주조물은 케이싱(4)과 접합한다. 금속밴드(13)의 완전경화는 접촉지점인 롤의 정점(8) 또는 압출 가이딩(10) 영역에서 종결된다. 압출 가이딩은 롤 또는 플레이트로 이루어질 수 있고 압출두께를 감소시키기 위해 사용된다. 압출 가이딩에 의해 주조속도가 상승하고 이로써 롤의 정점(접촉지점)(8)으로부터 최종 경화지점(9)의 배출에 의한 용량이 상승할 수 있다. 냉각 시스템(14)은 직접 함께 주행하는 금형(5)에 후속 연결된다. 압출 가이딩 영역은 하우징(15)이 설치되어 있고 기체 및/또는 온도가 조절되어 작동할 수 있다.

제조방법상의 공법은 다음과 같이 이중 롤의 예로써 본 발명을 나타낸다.

강철 용융물(3)이 경화되는 동안 유출되는 에너지는 함께 주행하는 금형(5)과 강철 용융물(3) 및 압출 주조물(7) 사이에 존재하는 케이싱(4)을 T_{고상선 케이싱}이상의 온도까지 가열하는데, 이는 압출 주조물을 케이싱(4)과 금형(5)의 작용영역중 접합영역(6)에서 접합시키기 위한 것이다. 부차적으로 융점 저하 물질(18)이 케이싱의 용융 유체를 향한 측면상에 도입될 수 있으며, 이 물질은 접합을 보조한다. 케이싱과 경화된 용융물인 압출 주조물(7)의 물질 결합에 의해 압출 주조물(7)에 가해지는 인장력(12)이 케이싱(4)에 가해지는 압축력(11)과 함께 간섭을 위해 또는 균형을 위해 나타난다.

이로써 경화되는 밴드의 평활도 및 특성이 조절되고 세로방향 균열이 억제된다. 예를 들어 롤-금형에 부여되는 열은 케이싱의 가열에 의해 현저히 감소되고, 이로써 동시에 금형의 고정시간이 증가한다.

예를 들어 특수강(High-tensile steel), 알루미늄, 구리 또는 이외의 비철 금속으로 이루어진 케이싱을 사용함으로써 본 발명에 따라 결합재가 제조되며, 특히 평면제품 뿐만 아니라 길이가 긴 제품으로서도, 예를 들어 녹이 슬지 않는 피복된 탄소강과 같은 피복된 재료가 제조된다.

케이싱으로서 사용되는 재료의 고상선 온도는 사용되는 용융물의 고상선 온도보다 항상 낮거나 동일하여, 즉 T_{고상선 용융물}> = T_{고상선 케이싱}이다.

케이싱상에서 용융물이 경화됨에 있어서 압출 주조물은 T_{고상선 용융물}로부터 T_{고상선 케이싱}까지 냉각됨으로써 접합을 촉진하는 에너지를 부여한다.

예를 들어 고상선 온도가 1520℃인 건축용 강철 용융물은 고상선 온도가 예를 들어 1460℃인 특수강으로 이루어진 케이싱 속으로 주조된다. 건축용 강철의 유출되는 경화열은 케이싱을 1460℃까지 가열시키고 케이싱과 접합시킨다. 고상선 온도차 60℃로 인해 특수강 층은 부분적으로 용융되고 후속되는 공동 냉각에 의해 접합영역을 형성한다.

본 발명은 하첼리트 장치와 주조 휠을 사용한다.

상기 실시예에서 기술한 본 발명의 이점은 다음과 같다:

·특수강, 비철 금속 또는 기타의 강철제품으로 이루어진 케이싱과 용융물 사이의 확실한 접합에 의한 100% 재료결합물의 조절된 제조,

·단면 및 평활도에 있어서 확정된 표면,

·주조속도가 높은, 열균열에 민감한 제품의 주조,

·예를 들어 하나 이상의 녹이 슬지 않는 표면을 갖는 결합재료에 의해 강력하게 녹이 슬지 않는 제품의 대체에 의한 사실상의 비용절감,

·자유롭게 선택할 수 있는 최종두께 및 피복두께,

·신규한 작용물질의 배합,

·주조공정과 압연공정의 인-라인 결합 가능,

·목적하는 냉각에 의해 산화물을 형성하지 않음,

·케이싱의 용량성 가온에 의한 금형에 부여되는 미미한 열

·롤의 정점(접촉지점)으로부터 최종 경화 배출됨으로써 주조속도(용량) 의 상승 가능성,

·금형의 내구성 향상.

Claims (14)

1. 주조속도로 연속적으로 함께 주행하는 금속성 케이싱 사이에 금속 용융물을 부어 넣는, 특히 케이싱되는 재료를 제조하기 위해서 진동식 금형 또는 함께 주행하는 금형을 사용하는 금속 압출주조 방법에 있어서, 금속성 케이싱의 고상선 온도가 금속 용융물의 고상선 온도보다 항상 낮거나 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 금속 용융물이 바람직하게는 강철 유체로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 용융물과 케이싱이 강철로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 케이싱이 녹슬지 않는 강철로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 케이싱이 비철 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 케이싱이 전체 두께의 50% 미만을 차지하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서, 도입 전 케이싱 재료가 최대 T_고상선까지 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 따른 장치에 있어서, 케이싱 재료(4)가 적어도 금형 표면을 따라 가이딩되는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 금형이 온도 조절되어 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 2-롤 금형(5)이 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 8 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 있어서, 금속성 및/또는 세라믹 활성재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 8 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서, 압출 가이딩(10)에서 금속밴드의 단면중 코어부분이 여전히 유체인 케이싱된 금속밴드(13)가 감소될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 8 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 있어서, 케이싱의 용융 유체를 향한 측면상의 융점 저하 물질(18)에 의해 케이싱(4)과 경화되는 용융물 및 압출 주조물(7) 사이의 재료결합이 보조되는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제 8 항 내지 제 13 항 중의 어느 한 항에 있어서, 케이싱된 금속밴드(13)가 기체 조절되는 하우징(15)을 통해 가이딩되는 것을 특징으로 하는 장치.