KR19990081941A

KR19990081941A - 박상 고화합금의 제조장치 및 박상 고화합금의 제조방법

Info

Publication number: KR19990081941A
Application number: KR1019980705657A
Authority: KR
Inventors: 가즈히코 야마모토; 다카유키 시바모토; 야스히코 나카무라; 야스키 미츠시마; 시게지 사사키
Original assignee: 이노우에 유스케; 산토쿠 긴조쿠 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1996-02-02
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 1999-11-15
Also published as: CN1210482A; DE69726119D1; US6026995A; EP0878254A1; EP0878254A4; EP0878254B1; KR100284251B1; WO1997027964A1; JPH09212243A; CN1072052C; DE69726119T2; ATE253994T1

Abstract

본 발명은 윗쪽에 개구부를 가지고 또한 합금용탕(57)을 수용하는 용기(53), 해당 용기로부터 합금용탕을 유출시키기 위해서 해당 용기를 경도시키는 구동수단(2), 해당 구동수단을 제어하는 제어수단(4), 해당 용기로부터 유출하는 합금용탕을 냉각·응고시켜 박대상으로 형성하는 냉각롤(55) 및 해당 용기로부터 유출하는 합금용탕을 상기 냉각롤로 대략 일정한 흐름으로 유도하는 흐름 안정화수단(54)을 구비하고, 상기 구동수단을 제어하는 제어수단이 용기를 경도시키기 위한 경도각속도의 지령을 기억하는 기억수단과, 해당 기억수단으로부터 경도각속도 지령을 판독하여 해당 지령에 따라서 상기 구동수단을 작동시키는 지시수단을 구비하고, 상기 기억수단의 경도각속도의 지령이, 합금용탕이 용기로부터 대략 일정하게 유출되도록 선택된, 용기의 소정 복수의 경도각도에서의 용기내에 잔존하는 합금용탕의 이론량을 기준으로 하여 미리 설정되어 있는 박상 고화합금의 제조장치 및 해당 장치를 사용한 박상 고화합금의 제조방법에 관한 것이다.

Description

박상 고화합금의 제조장치 및 박상 고화합금의 제조방법

합금주조등에 있어서 합금용탕을 박대상으로 냉각·응고시키기 위해서는, (1) 합금용탕을 냉각롤로 직접 유도하는 방법, (2) 합금용탕을 턴디시등의 흐름 안정화수단을 통해 냉각롤로 유도하는 방법이 일반적으로 알려져 있다. (2)의 방법은 합금용탕의 흐름을 안정화시킴과 동시에 합금용탕의 온도를 제어하고, 또 합금용탕을 냉각롤로 유도할 때의 각도등을 제어할 수 있다. (2)의 방법에 있어서, 합금용탕을 흐름 안정화수단으로 유도하는데 있어서는, 일반적으로 용기내형상이 원주형이나 각기둥형등이고 상면에 개구부를 가지는 소정 용기를 사용하여 용기내에 수용된 합금용탕을 해당 용기를 차례로 경도(傾倒)시킴으로써 용기의 상면 개구부의 부분단 근처에서 유출시키는 방법이 행해지고 있다.

이 때, 얻어진 합금의 성능을 일정하게 유지하거나 향상시키는 것등을 위해 합금두께를 대략 일정하게 제어하도록 합금용탕의 유출량을 관리할 필요가 있다.

예컨대, 소정 용기의 경도각도에 따라서 변화하는 합금용탕의 유량을, 특히 연속적으로 항상 일정하게 유출시키는 것은 그 제어방법이 극히 곤란하다. 용기로부터의 합금용탕의 유출량의 변화를 도면을 참조하여 이하에 간단히 설명한다.

도 3은 용기내형상이 원주형이고 상면 개구부가 원형인 용기로부터 합금용탕이 유출하는 부분을 경도시킨 용기의 상면 개구부 정면측 수평방향에서 관찰한 도면이다. 도 3A는 용기(1′)를 경도하기 시작한 상태이고, 이 경우, 합금용탕(6)의 유량은 비교적 적다. 도 3B는 용기(1′)를 45도 정도로 경도시킨 상태이고, 이 경우, 합금용탕(6)의 유량은 많아진다. 도 3C는 용기(1′)를 대략 90도로 경도시킨 상태이고, 이 경우, 용기(1′)내의 합금용탕(6)의 잔량도 적어져 유량은 감소한다.

이와 같이 합금용탕의 유량은 용기의 경도각도에 따라서 변화하기 때문에, 용기의 경도각속도를 일정하게 유지하면 유량을 일정하게 제어할 수 없다. 그래서, 소정 용기내의 합금용탕을 일정하게 유출시키기 위해서, 예컨대 유량을 별도의 센서등으로 검출하여 그 검출량과 목표로 하는 유량과의 관계로부터 그 경도각속도를 수시로 결정하면서 제어하는 방법, 혹은 용기로부터의 합금용탕 흐름을 일단 단부에 노즐을 가지는 턴디시에 수용하고, 턴디시 전체의 중량변화를 로드셀로 검출하여 검출량이 설정하한치 이하가 되었을 때에 용기의 경도를 행하고 설정상한치 이상으로 되었을 때에 경도를 정지하는 방법등의 소위 피드백에 의한 제어방법을 통상 생각할 수 있다.

상기 피드백에 의한 경도각속도를 수시로 결정하는 제어에서는 연속적으로 유출하는 합금용탕의 유량을 검출해야만 한다. 그러나, 이러한 유량을 정밀도가 양호하게 검출하는 것은 어렵고, 특수한 장비를 구비한 센서가 필요하다. 더구나, 그 유량검출치에 의거하여 경도각속도가 수시로 결정되는 것 같은 제어방법에서는 검출치의 오류 검출에 의한 제어불량이 발생할 가능성이 높고, 센서에 고 정밀도나 내구성이 요구됨과 동시에 제어를 위한 컴퓨터에도 상당한 고속작동성이 요구된다. 이 때문에, 비용적으로도 문제가 생기고, 또 합금용탕은 초고온물이기 때문에 센서 등의 열적내구성도 필요하다. 또, 상기 로드셀에 의한 피드백 방식에서는 턴디시내의 합금용탕의 체류량을 어느 정도 크게 하지 않으면 안 되고, 설비의 대형화를 피할 수 없으며, 게다가 턴디시내에 체류하는 합금용탕의 온도의 필요이상의 저하를 방지하기 위해서 새롭게 합금용탕의 가열장치등을 설치할 필요가 있다.

용기로부터 대략 일정하게 유출되는 합금용탕을 냉각롤로 유도하기 위한 흐름 안정화수단으로서는 합금용탕을 냉각롤로 유도하는 유도로와, 해당 유도로로부터의 합금용융물을 냉각롤로 낙하시키는 노즐을 구비하는 턴디시가 통상 알려져 있다. 상기 노즐내에는 합금용탕의 흐름을 안정화시키는 각종 통로가 설치되는 경우도 있다. 이러한 흐름 안정화수단에 있어서는 합금용탕의 유출이 완료하여 다음 합금용탕의 유출을 행할 때에, 노즐내에서의 합금용탕의 막힘이 발생하는 경우가 있고, 특히 상기 노즐내에 흐름을 안정화시키는 각종 통로를 설치한 경우에 발생하기 쉽다. 따라서, 합금용탕의 막힘이 발생하지 않는 흐름 안정화수단의 개발도 요망되고 있다.

발명의 개시

본 발명의 목적은 박상 고화합금을 제조하는데 있어서, 소정 용기를 경도시켜 용기에 수용된 합금용탕을 특수한 장치를 필요로 하지 않고 흐름 안정화수단에 고정밀도로 자동적으로, 또한 대략 일정하게 유출시키는 것이 가능하고 대략 균일한 두께의 리본상 또는 플레이크상등의 박상 고화합금을 용이하게 얻을 수 있는 박상 고화합금의 제조장치 및 해당 장치를 사용한 박상 고화합금의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 합금용탕이 수용된 소정 용기를 경도시킴으로써 대략 일정하게 유출되는 해당 합금용탕을 냉각롤로 원하는 냉각조건이 되도록 유도할 수 있고 또한 합금용탕의 막힘등이 발생하기 어렵게 안정적으로 유도하여 대략 균일한 두께의 박상 고화합금을 용이하게 얻을 수 있는 박상 고화합금의 제조장치 및 해당 장치를 사용한 박상 고화합금의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의하면, 윗쪽에 개구부를 가지고 또한 합금용탕을 수용하는 용기, 해당 용기로부터 합금용탕을 유출시키기 위해서 해당 용기를 경도시키는 구동수단, 해당 구동수단을 제어하는 제어수단, 해당 용기로부터 유출하는 합금용탕을 냉각·응고시켜 박대상으로 형성하는 냉각롤 및 해당 용기로부터 유출하는 합금용탕을 상기 냉각롤로 대략 일정한 흐름으로 유도하는 흐름 안정화수단을 구비하고, 상기 구동수단을 제어하는 제어수단이 용기를 경도시키기 위한 경도각속도의 지령을 기억하는 기억수단, 해당 기억수단으로부터 경도각속도 지령을 판독하여 해당 지령에 따라서 상기 구동수단을 작동시키는 지시수단을 구비하고, 상기 기억수단의 경도각속도의 지령이, 합금용탕이 용기로부터 대략 일정하게 유출되도록 선택된, 용기의 소정 복수의 경도각도에서의 용기내에 잔존하는 합금용탕의 이론량을 기준으로 하여 미리 설정되어 있는 박상 고화합금의 제조장치가 제공된다.

상기 흐름 안정화수단으로서는 용기로부터 유출되는 합금용탕이 유통하기 위한 저면부와, 해당 저면부의 양측으로부터의 합금용탕의 유출을 방지하는 측면부를 구비하여, 용기로부터 유출되는 합금용탕을 저탕하도록 유속을 지연시킴과 동시에 합금용탕의 온도를 제어하여 합금용탕을 냉각롤의 롤폭내로 대략 균일하게 공급하도록 한 정류구를 상기 저면부의 소정 부분에 설치한 턴디시가 바람직하다.

또한 본 발명에 의하면, 합금용탕을 수용한 윗쪽에 개구부를 가지는 용기로부터 합금용탕을 연속적으로 대략 일정량으로 유출시키도록 해당 용기를 경도시키는 공정, 용기로부터 유출하는 합금용탕을 수리하여 해당 합금용탕의 흐름을 안정화시켜 냉각롤에 공급하는 공정, 냉각롤에 공급된 합금용탕을 해당 냉각롤상에서 대략 일정한 두께의 박대상으로 냉각·응고시키는 공정 및 냉각·응고된 합금을 회수하는 공정을 포함하고, 상기 경도시키는 공정을 합금용탕이, 용기로부터 대략 일정하게 유출되도록 선택된, 용기의 소정 복수의 경도각도에서의 용기내에 잔존하는 합금용탕의 이론량을 기준으로 하여 미리 설정된 용기의 경도각속도에 따라서 제어하여 행하는 박상 고화합금의 제조방법이 제공된다.

본 발명은 각종 합금의 주조, 특히 자석, 수소흡장합금, 2차전지용 음극용 합금, 촉매등에 이용가능한 희토류금속 함유 합금등의 합금용탕을 박대상(薄帶狀)으로 냉각·응고시키는데 있어서, 해당 합금용탕을 소정 용기내로부터 유출시켜 턴디시(tundish) 등의 흐름 안정화수단을 통해 냉각롤에 공급할 때, 합금용탕을 소정 용기로부터 자동적으로 대략 일정하게 유출시킬 수 있어 균일한 두께의 박상(薄狀) 고화합금을 제조할 수 있는 박상 고화합금의 제조장치 및 그 장치를 사용한 박상 고화합금의 제조방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 관한 제조장치에 있어서의 경도유량 제어기구를 설명하기위한 설명개략도이다.

도 2는 경도각속도 지령설정을 위한 모델도이다.

도 3A∼도 3C는 각 경도각도에 의한 합금용탕의 유출경과를 나타내는 참고도이다.

도 4는 본 발명의 박상 고화합금의 제조장치에 사용하는 바람직한 턴디시의 1형태를 도시한 개략도이다.

도 5는 본 발명의 박상 고화합금의 제조장치의 1형태를 도시한 개략도이다.

도 6은 실시예로 측정한 시간변화에 있어서의 합금주조량을 나타내는 그래프이다.

본 발명의 장치는 특정용기, 구동수단, 제어수단, 냉각롤 및 흐름 안정화수단으로 기본적으로 구성된다.

용기는 윗쪽에 개구부를 가지고 또한 합금용탕을 수용할 수 있는 용기이면 좋고, 합금의 원재료금속을 용융하여 합금용탕을 제조하기 위한 도가니 등을 사용할 수 있다. 형상으로서는 개구부가 원형, 각형 등인 원주형상, 각기둥형상등을 들 수 있다. 합금용탕의 잔류량의 측정이 곤란한 복잡한 내부형상의 것은 바람직하지 못하다. 합금용탕은 통상 리본상 또는 플레이크상등의 박상 고화합금으로서의 제조가 의도되는 합금조성이면 특별히 한정되지 않는다. 특히, 합금두께에 따라서 그 합금의 성능이 변화하는 희토류금속 함유 합금등을 제조할 때의 합금용탕을 바람직하게 이용할 수 있다.

구동수단은 상기 용기로부터 합금용탕을 유출시키기 위해 해당 용기를 경도시키는 수단으로서, 전동모터, 유압모터 등의 기존의 구동원과, 구동원으로부터의 동력을 용기를 경도하는 힘으로 변환·전달하기 위한 예컨대 기어 등으로 구성되는 기존의 전달요소를 적어도 함유하는 기계구동계이다.

제어수단은 상기 용기로부터의 합금용탕의 유출을 대략 일정하게 하기 위해 상기 구동수단을 제어하는 수단으로서, 용기를 경도시키기 위한 경도각속도의 지령을 기억하는 기억수단과, 해당 기억수단으로부터 경도각속도 지령을 판독하여 해당 지령에 따라서 상기 구동수단을 작동시키는 지시수단을 구비한다.

제어수단의 지시수단은 기본적으로 기존의 컴퓨터에 본 발명에 관한 제어를 실행하기 위한 소프트웨어를 탑재한 것 또는 본 발명의 제어를 실행하도록 회로를 짜넣은 하드웨어자체도 적용가능하다. 또한, 구동수단을 제어하는데 있어서, 피드백제어, 오픈 루프제어 등의 공지의 제어수법이 채용가능하고, 그들 제어수법을 이용하기 위해서 부수적으로 필요한 인터페이스 및 센서등도 포함하는 개념이다.

기억수단으로서는 메모리 IC, 자기·광디스크등이 적용가능하지만, 반드시 그 자체가 독립된 단체의 매체·장치일 필요는 없고, 예컨대 지시수단에 있어서의 빈 메모리를 겸용하여 거기에 경도각속도 지령을 기억하기 위한 기억영역을 설정하더라도 좋다.

기억수단에 기억시키는 경도각속도의 지령은 합금용탕이 용기로부터 대략 일정하게 유출되도록 선택된, 용기의 소정 복수의 경도각도에서의 용기내에 잔존하는 합금용탕의 이론량을 기준으로 하여 미리 설정한다.

용기내에 잔존하는 합금용탕의 이론량이란 소정 용기의 형상치수, 합금용탕의 초기량 및 용기의 각각의 경도각도에 의거하여 수학적 수법에 의해 이론상 산출한 값으로서, 실제로 잔량을 계측하여 얻은 값은 아니다.

예컨대, 도 2에 나타내는 용기의 경도각도가 θ인 예에서는, 원주형상의 용기(1′)내부에 잔존하는 합금용탕의 이론량은 그 초기량, 용기(1′)의 높이 L, 반경 R, 및 합금용탕의 액면(7)과 용기(1′)가 이루는 각도(θ₁)로부터 수학적으로 용이하게 산출할 수 있다. 여기서, 용기(1′)의 치수등은 정수이기 때문에, 이론량은 경도각도만을 변수로 하는 함수로 결정할 수 있다.

한편, 각도(θ₁)는 용기를 경도하여 합금용탕을 유출하는 동안, 용기내의 합금용탕의 액면은 항상 수직방향으로 대략 직교한다는 가정에 근거하여, 식 θ + θ₁=∠ R에서 구할 수 있다. 이 때, 통상의 합금용탕에 있어서는 점도를 고려할 필요는 거의 없지만, 합금용탕의 점성이 매우 높은 경우에는 보정항을 상기 식에 더하여 정밀도의 개선을 도모할 수도 있다.

본 발명에서는, 해당 이론량에 의거하여 용기가 어느 각도분 경도하였을 때의 유출량을 구하고, 또, 그 때 합금용탕을 일정하게 유출시키는 이론경도각속도, 즉 경도각속도 지령을 소정 복수의 경도각도에서 구해 둔다. 경도각속도 지령을 결정하는 경도각도의 수는 원하는 합금용탕의 유출량 및 유출속도등에서 적절히 선택할 수 있고, 본 발명에서의 목적을 달성할 수 있을 정도로 결정하면 된다.

경도각속도 지령의 결정을 더욱 구체적으로 설명한다. 예컨대 용기의 경도각도가 θn-1에서 θn으로 변화하였을 때의 합금용탕의 유출량 Vn은 각각의 경도각도에서의 합금용탕 잔량의 이론량 v의 차이분으로부터 식(1)로 나타내진다.

Vn = v (θn - 1) - v (θn )ㆍㆍㆍ(1)

따라서, 합금용탕을 일정하게 유출시키기 위해서 필요한 경도각속도는 다음순서로 구할 수 있다.

즉, 일정유량을 W로 하면 , 유출량 Vn을 일정유량 W에서 유출시키는데 필요한 시간 Tn은 식(2)로 표시된다.

Tn = Vn / Wㆍㆍㆍ(2)

따라서, 경도각도θn-1∼θn 사이(이하 dθ라고 한다)에서의 경도각속도 지령øn은 식(3) 및 (3')로 설정할 수 있다.

øn = dθ/ Tnㆍㆍㆍ(3)

= dθ/ Vn·Wㆍㆍㆍ(3')

경도각속도 지령을 경도각도 전역의 소정 복수의 경도각도에 걸쳐 설정함으로써 항상 일정유량이 실현된다. 한편, 전술한 dθ값, 즉 경도각속도 지령을 일정하게 하는 경도각도의 간격을 정함에 있어서는, 경도각도 전역에 걸쳐 균일한 간격으로 정하더라도 좋고, 전술한 대로 원하는 합금용탕의 유출량 및 유출속도에 따라서 특히 정밀도를 향상시켜야 되는 영역에서는, 일부의 각도영역만 부분적으로 미세한 간격으로 설정하더라도 좋고, 원하는 합금두께에 따라서 적절히 정할 수 있다. 또한, 한번에 모든 합금용탕을 유출시키지 않고, 도중에서 경도를 중지하는 경우이더라도 경도각속도 지령을 거기에 대응시켜 설정함으로써 용이하게 실현할 수 있다.

상기 지시수단에서는 기억수단에 기억된 경도각속도 지령을 판독하여 해당 지령에 따라서 용기가 경도하도록 구동수단을 작동시킨다. 따라서, 용기의 경도각도에 따라서 그 경도각속도가 변화하여 합금용탕이 용기로부터 대략 일정하게 유출된다.

상기 용기로부터 대략 일정하게 유출하는 합금용탕을 후술하는 냉각롤로 대략 일정한 흐름으로 유도하는 흐름 안정화수단은 통상의 유도로의 선단에 노즐구조를 가지는 턴디시, 합금용탕이 유통하기 위한 저면부와 저면부의 양측으로부터의 합금용탕의 유출을 방지하는 측면부를 구비하는 턴디시등을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 용기로부터 유출되는 합금용탕이 유통하기 위한 저면부와, 해당 저면부의 양측으로부터의 합금용탕의 유출을 방지하는 측면부를 구비하고 용기로부터 유출되는 합금용탕을 저탕하도록 유속을 지연시킴과 동시에 합금용탕의 온도를 제어하여 합금용탕을 냉각롤의 롤폭내로 대략 균일하게 공급하도록 한 정류구를 상기 저면부의 소정 부분에 설치한 턴디시를 사용할 수 있다. 해당 턴디시의 사용에 의해, 합금용탕의 온도제어 및 냉각롤로의 유출각도를 용이하게 조절할 수 있음과 동시에 합금용탕의 턴디시에서의 막힘등이 발생하기 어렵게 냉각롤로 안정적으로 합금용탕을 유도할 수 있다.

상기 정류구로서는 턴디시 저면부에서의 합금용탕의 흐름을 방지하도록 설치가능한 지지판으로서, 합금용탕을 유통시켜야 되는 복수의 유통통로를 합금용탕의 흐름에 대하여 직각방향으로 격리하여 설치한 지지판등을 들 수 있다. 해당 지지판을 설치하는 저면부의 소정 부분은 전술한 작용을 나타내는 위치이면 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 상기 복수의 유통통로를 통과한 각각 인접하는 합금용탕의 흐름이 턴디시 선단부(합금용탕 흐름방향 선단부)로부터 냉각롤에 도달하기까지 접촉하는 위치이면 좋다. 이 때, 복수의 유통통로의 상부측(즉, 유통통로에 있어서의 상기 저면부에 대응하는 부분)은 개방상태, 폐쇄상태의 어떤 것이더라도 좋지만, 폐쇄상태로 한 경우에는 합금용탕의 흐름이 해당 상부측의 면에 접하지 않도록 유량을 제어하는 것이 바람직하다. 또한 상기 저면부에서는 합금용탕의 흐름 방향을 향해서 구배를 이루는 경사면을 설치할 수 있다. 해당 경사면을 설치하는 경우에, 상기 정류구는 경사면보다 전방, 즉 냉각롤측에 설치하는 것이 바람직하다.

상기 흐름 안정화수단으로부터 유출하는 합금용탕을 원하는 두께의 박상으로 냉각·응고시키는 냉각롤은 통상의 드럼형이고 소정 속도로 회전시키는 구동장치를 구비한다. 냉각표면은, 통상의 구리, Cr-Cu합금, Be-Cu 합금등이면 좋고, 드럼내에 예컨대 수로 등을 설치한 롤면냉각수단을 구비한 것이더라도 좋다.

본 발명의 제조장치는, 예컨대 합금용탕 및 얻어진 합금이 희토류함유 합금 등의 공기에 의한 영향을 받기 쉬운 경우에는, 장치전체를 불활성분위기하 및 감압하에서 유지할 수도 있다. 또한, 냉각롤에서 냉각·응고된 박상 고화합금은 통상 리본상 또는 단책상(短冊狀)이기 때문에 이들을 플레이크상 또는 분말상으로 가공하는 통상의 장치 등을 설치할 수도 있다.

본 발명의 박상 고화합금의 제조방법에서는 상기 장치를 사용하여 행할 수 있다. 구체적으로는, 상기 구동수단과 제어수단을 구비한 합금용탕이 수용된 용기를 합금용탕이 용기개구부로부터 연속적으로 대략 일정량으로 유출하도록 제어수단으로 제어하면서 해당 용기를 경도시켜 용기로부터 유출하는 합금용탕의 흐름을 상기 흐름 안정화수단에 의해서 안정화시켜 상기 냉각롤에 공급한다. 냉각롤에 공급된 합금용탕은 해당 냉각롤상에서 대략 일정한 두께의 박대상으로 냉각·응고되어 냉각롤면에서 롤회전에 따라 자연스럽게 박리한다. 박리한 박대상 합금은 그대로 회수한 후에 원하는 플레이크상 또는 분말상 등으로 가공할 수 있다. 또한, 냉각롤로부터 박리·낙하시키는 박대상 합금을 낙하도중에 파쇄하여 플레이크상으로 하기 위해서 해당 박대상 합금이 상기 낙하에 의해 충돌하는 위치에 충돌판을 설치함으로써 플레이크상으로 회수할 수도 있다. 이들 일련의 조작은 필요에 따라서 불활성분위기하 및 감압하에서 행할 수 있어 회수할 때에 불활성분위기중에서 용기에 회수해야 할 합금을 밀폐할 수도 있다.

본 발명에서는 미리 설정한 경도각속도 지령에 따라서 용기의 경도각속도를 제어하고 있기 때문에 복잡·특수한 설비를 필요로 하지 않고, 오동작의 가능성이 적고 또한 저비용으로 자동적으로 용기내에 수용된 합금용탕을 일정량으로 유출시킬 수 있어 대략 균일한 두께인 박상 고화합금을 용이하게 얻을 수 있다. 특히 희토류금속 함유 합금의 제조에 유효하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라서 설명한다.

도 1은 본 발명의 박상 고화합금의 제조장치에 사용하는 용기의 경도유량 제어기구를 설명하기 위한 개략도이다.

제어장치는 용기(1)의 경도의 축인 축심(3)에 착설한 로터리 엔코더(5), 용기(1)를 경도하기 위한 구동장치(2) 및 이들 쌍방에 전기적으로 접속되는 호스트 컴퓨터(4)로 구성된다.

로터리 엔코더(5)는 축심(3)의 회전각도를 검출하여 그 정보를 호스트 컴퓨터(4)에 전달하기 위한 회전위치 검출센서이다.

구동장치(2)는 구동원이 되는 모터(2a), 구동력을 축심(3)에 전달하는 체인기구(2b)로 구성된다.

호스트 컴퓨터(4)는 로터리 엔코더(5)의 회전각도정보에 의해 모터(2a)를 피드백 제어하는 것이고, 또한, 그 메모리내에는 용기(1)의 각각의 경도각도에 대한 경도각속도 테이블이 미리 기억되어 있다.

경도각속도 테이블은 소정 복수의 경도각도마다 용기(1)의 경도각속도를 변화시키기 위해서 미리 설정한 경도각속도 지령의 집합이다. 경도각속도 지령은 전술한 순서에 의해 용기(1)의 형상치수 및 용기(1)내의 합금용탕의 초기량으로부터 이론상 산출한 값으로서 원하는 일정 유량에 따른 소정 복수의 경도각도마다 전 경도각도에 걸쳐 산출·설정한 값이다. 따라서, 해당 경도각속도 지령의 각속도에서 용기(1)를 경도시킴으로써 합금용탕을 용기로부터 대략 일정하게 유출시킬 수 있다.

다음에 제어동작에 관하여 설명한다.

호스트 컴퓨터(4), 메모리내의 경도각속도 테이블로부터 각속도 지령을 판독하기 시작하여 이것에 추종하도록 모터(2a)를 피드백 제어에 의해 제어하여 용기(1)를 경도하기 시작한다. 로터리 엔코더(5)는 호스트 컴퓨터(4) 및 모터(2a)의 제어를 위한 피드백계를 형성하는 기능과 동시에 용기(1)의 경도각도를 호스트 컴퓨터(4)에 인식시키는 기능을 완수하고 있고, 호스트 컴퓨터(4)는 용기(1)의 경도각도를 항상 파악할 수 있다. 그리고, 경도각도가 각속도를 변화시키는 소정의 각도에 도달하면, 다시 호스트 컴퓨터(4)는 경도각속도 테이블로부터 해당 경도각도에 대응하는 각속도 지령을 판독하기 시작하여 이것에 추종하도록 모터(2a)를 제어한다. 그 결과, 용기(1)는 각속도 지령에 따른 각속도로 경도하기 때문에 경도각도에 따른 유량의 변화는 경감하고 그 유량은 대략 일정하게 유지된다.

해당 동작은 용기(1)내의 합금용탕이 소정의 유출량에 도달할 때까지 반복하여 행해져 시종 그 유량을 일정하게 유지한다.

여기서, 호스트 컴퓨터(4)에 의한 모터(2a)의 제어가 오픈 루프제어를 채용하는 경우에 대하여 보충한다. 오픈 루프제어를 행하는 경우에는 로터리 엔코더(5)가 불필요하게 되기 때문에 호스트 컴퓨터(4)는 용기(1)의 실제 경도각도를 인식할 수 없게 된다. 따라서, 경도각속도를 변화시키는 타이밍을 식별할 수 없게 되지만, 이 문제는 호스트 컴퓨터(4)에 소프트웨어에 의한 타이머를 설정함으로써 해결할 수 있다. 즉, 경도각속도 øn을 실행하는 시간이 Tn으로 미리 결정되어 있기 때문에 해당 시간 Tn에 의거하여 해당 타이머를 설정하여 전술한 용기(1)의 실제 경도각도를 대신하고, 이것을 경도각속도의 변화시기의 기준으로서 이용하면 충분하다.

다음에, 도 4를 참조하여 도 1에 나타내는 경도유량 제어기구를 구비한 용기로부터 일정량으로 유출되는 합금용탕을 냉각롤에 공급하는 턴디시의 바람직한 1실시형태를 설명한다.

도 4에서의 턴디시(40)는 상기 용기로부터 유출되는 합금용탕이 화살표방향으로 유통되는 저면(41), 저면(41)의 측면으로부터 합금용탕을 유출시키지 않기 위한 측면(42a, 42b), 격리하여 설치한 2개의 합금용탕 유통통로(43a, 43b)를 구비한 지지판(43)으로 구성된다.

저면(41)은 도시한 바와 같이 합금용탕이 공급되어 흐르는 방향을 향해서 완만한 경사면을 이루고 있다. 지지판(43)은 해당 경사면이 대략 수평으로 되는 부분에 설치되어 있고, 경사면을 유통하는 합금용탕의 흐름을 분할하여 지연·정류함과 동시에 소정 온도로 제어하도록 설치하고 있다.

해당 지지판(43)에서는 유통되는 합금용탕이 지지판(43)의 경사면측으로 일시적으로 저탕되어 합금용탕의 유속이 지연되도록 작용하고, 합금용탕은 유통통로(43a, 43b)에서 분할하여 흘러 나간 후, 턴디시 선단부(45)에서 합체하고 합금용탕(44)으로서 냉각롤의 롤폭내로 대략 균일유량으로 공급된다. 이 때, 유통통로(43a, 43b)는 2개로 한정되는 것이 아니고, 턴디시폭에 따라서 통상 2∼10개 정도 설치할 수 있다. 해당 유통통로(43a, 43b)를 통과하는 합금용탕은 막힘등의 문제가 발생하지 않도록 유통통로의 윗쪽면(43c)에 접하지 않게 유통시키고 있다. 많은 유량으로 합금용융물을 흘리는 경우에는 윗쪽면(43c)을 배제한 개방형의 지지판을 채용할 수도 있다.

다음에, 도 5를 참조하여 본 발명의 박상 고화합금의 제조장치의 바람직한 실시 형태를 설명한다.

도 5에 있어서 제조장치(50)는 불활성가스 분위기하 및 감압하에서 할 수 있는 기밀성의 제1 챔버(51), 제2 챔버(52)에 수용되어 있다. 제1 챔버(51)는, 합금용탕을 수용하고 도 1에 나타내는 경도유량 제어기구(도시하지 않음)가 설치된 용기(53), 용기(53)로부터 일정량으로 유출되는 합금용탕(57)을 박대상으로 냉각하는 롤(55), 용기(53)로부터의 합금용탕(57)을 냉각롤(55)로 유도하는 상기 도 4에서 설명한 것과 같은 턴디시(54), 냉각롤(55)로부터 박리하는 박대상 합금(57a)을 충돌하는 것만으로 분쇄시키는 합금분쇄판(56) 및 분쇄된 합금(57b)을 수납하는 밀폐가능한 수납용기(58a, 58b)를 구비하고 있다. 제1 챔버(51)는 제2 챔버(52)와 연이어 통하는 부분에 기밀성을 유지할 수 있는 개폐자유자재인 셔터(51a)를 구비하고 있다.

용기(53)는 도 1에 나타내는 경도유량 제어기구에 의해 축(53a)을 중심으로 화살표 A 방향으로 경도하여 합금용탕(57)을 대략 일정량씩 턴디시(54)에 유통시킨다.

턴디시(54)는 합금용탕(57)이 측면으로부터 유출하는 것을 방지하고 용기(53)로부터 유출하는 합금용탕(57)을 지지판(54a)에서 정류시켜 냉각롤(55)에 대략 균일량으로 공급한다.

냉각롤(55)은 외주면이 구리등의 합금용탕(57)을 냉각할 수 있는 재료로 형성되어 일정 각속도등으로 회전가능한 구동장치(도시하지 않음)를 구비하고 있다.

합금분쇄판(56)은 냉각롤(55)로부터 박리하는 박대상 합금(57a)이 연속적으로 충돌할 수 있는 위치에 설치된 금속제의 판상물이다. 해당 합금분쇄판(56)의 아래쪽으로는 기밀성이 높은 금속제의 수납용기(58a)를 화살표방향으로 이동가능하게 재치하고 있어 분쇄된 합금(57b)이 수납용기(58a) 내에 채워진 것을 센서(도시하지 않음)가 감지함으로써 셔터(51a)를 개방하여 수납용기(58a)가 제2 챔버(52)내로, 또한 수납용기(58b)가 합금분쇄판(56)의 아래쪽에 위치하도록 각각의 수납용기를 이동시키는 벨트 컨베이어장치(도시하지 않음)를 설치하고 있다.

한편, 제2 챔버는 분쇄된 합금(57b)으로 채워진 수납용기(58a)에 기밀성의 덮개(59)를 수시할 수 있는 장치(도시하지 않음)를 구비하여 밀폐된 수납용기(58a)를 제2 챔버(52) 밖으로 꺼내기 위한 개폐자유자재인 기밀성의 셔터(52a)를 구비하고 있다.

다음에, 도 5에 나타내는 제조장치를 사용하여 구체적으로 박상 고화합금을 제조하는 방법을 설명한다.

제1 챔버(51)내를 소정의 불활성가스분위기하 및 감압하로 하고, 네오디뮴금속 165.0kg, 철 329.0kg 및 붕소 6.0kg를 내경 440mmø, 깊이 690mm의 알루미나 도가니용기(53)에 넣고, 고주파용융하여 자석용 합금용탕 500kg으로 하였다. 이어서, 용기(53)를 축(53a)을 중심으로 화살표 A 방향으로 도 1에 나타내는 경도유량 제어기구를 사용하여 서서히 경도시켜 합금용탕(57)을 연속적으로 유출시켰다. 이 때, 합금용탕(57)의 경도유량(W)이 712g/초가 되도록 각 경도각도에서의 경도각속도 지령을 설정하였다. 용기(53)로부터 유출한 합금용탕(57)은 턴디시(54)로 유통하고 지지판(54a)에 의해서 정류되고, 턴디시(54)로부터 주속 1.57m/초로 회전하는 외경 500mmø, 길이 700mm의 냉각롤(55)의 외주면으로 연속적으로 유출하여 해당 외주면에 의해 소정의 냉각속도로 냉각되어 박대상 합금(57a)이 형성되었다. 박대상 합금(57a)은 냉각롤(55)의 회전에 의해서 연속적으로 박리해 가고, 그 기세로 합금분쇄판(56)에 충돌하여 플레이크상합금(57b)으로 분쇄되었다. 플레이크상합금(57b)은 아래쪽에 재치된 수납용기(58a)내로 낙하하였다.

이 때 수납용기(58a)에는 합금주조량을 기록할 수 있는 측정기구를 설치하여 시간변화에 있어서의 합금주조량을 측정하였다. 그 결과를 도 6에 나타낸다. 이 도면에서 합금주조시간에 대한 플레이크상합금(57b)의 중량은 직선적인 상관을 나타내고, 상관계수 r은 0.999였다.

다음에 수용용기(58a)내에 수용된 플레이크상합금(57b)을 제1 챔버(51)로부터 제2 챔버(52)로 반송하고 밀폐하여 제2 챔버(52)로부터 취출하였다. 얻은 플레이크상합금(57b)을 4분법에 의해 30매 샘플링하고 마이크로미터로 두께를 측정하였다. 그 결과, 플레이크상합금의 평균두께는 0.259mm이고, 표준편차는 0.009, 분산은 0.0001이었다.

Claims

윗쪽에 개구부를 가지고 또한 합금용탕을 수용하는 용기, 해당 용기로부터 합금용탕을 유출시키기 위해서 해당 용기를 경도시키는 구동수단, 해당 구동수단을 제어하는 제어수단, 해당 용기로부터 유출하는 합금용탕을 냉각·응고시켜 박대상으로 형성하는 냉각롤 및 해당 용기로부터 유출하는 합금용탕을 상기 냉각롤로 대략 일정한 흐름으로 유도하는 흐름 안정화수단을 구비하고,

상기 구동수단을 제어하는 제어수단이 용기를 경도시키기 위한 경도각속도의 지령을 기억하는 기억수단 및 해당 기억수단으로부터 경도각속도, 지령을 판독하여 해당 지령에 따라서 상기 구동수단을 작동시키는 지시수단을 구비하고,

상기 기억수단의 경도각속도의 지령이, 합금용탕이 용기로부터 대략 일정하게 유출되도록 선택된, 용기의 소정 복수의 경도각도에서의 용기내에 잔존하는 합금용탕의 이론량을 기준으로 하여 미리 설정되어 있는 박상 고화합금의 제조장치.
제 1 항에 있어서, 상기 흐름 안정화수단은 용기로부터 유출되는 합금용탕이 유통하기 위한 저면부 및 해당 저면부의 양측으로부터의 합금용탕의 유출을 방지하는 측면부를 구비하고, 용기로부터 유출되는 합금용탕을 저탕하도록 유속을 지연시킴과 동시에 합금용탕의 온도를 제어하여 합금용탕을 냉각롤의 롤폭내로 대략 균일하게 공급하도록 한 정류구를 상기 저면부의 소정 부분에 설치한 턴디시인 것을 특징으로 하는 제조장치.
제 2 항에 있어서, 상기 정류구는 합금용탕의 흐름 방향에 대하여 직각방향으로 설치한, 합금용탕의 복수의 유통통로를 구비한 지지판인 것을 특징으로 하는 제조장치.
합금용탕을 수용한 윗쪽에 개구부를 가지는 용기로부터 합금용탕을 연속적으로 대략 일정량으로 유출시키도록 해당 용기를 경도시키는 공정,

용기로부터 유출하는 합금용탕을 수리하여 해당 합금용탕의 흐름을 안정화시켜 냉각롤에 공급하는 공정,

냉각롤에 공급된 합금용탕을 해당 냉각롤상에서 대략 일정한 두께의 박대상으로 냉각·응고시키는 공정 및

냉각·응고된 박상 고화합금을 회수하는 공정을 포함하고,

상기 경도시키는 공정을 합금용탕이 용기로부터 대략 일정하게 유출되도록 선택된, 용기의 소정 복수의 경도각도에서의 용기내에 잔존하는 합금용탕의 이론량이 기준으로서 미리 설정된 용기의 경도각속도에 따라서 제어하여 행하는 박상 고화합금의 제조방법.
제 4 항에 있어서, 상기 합금용탕이 희토류금속함유 합금의 용탕인 것을 특징으로 하는 제조방법.