KR200320003Y1

KR200320003Y1 - 반용융 성형용 빌렛의 제조장치

Info

Publication number: KR200320003Y1
Application number: KR20-2003-0006338U
Authority: KR
Inventors: 홍준표
Original assignee: 학교법인연세대학교
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2003-07-16
Also published as: KR100445643B1; JP3496833B1; KR200319469Y1; JP2004114152A; KR200320004Y1; KR20040027266A; KR20040027263A; KR100434999B1; KR20040027265A; KR20040027264A; KR100432983B1; KR100435000B1

Abstract

본 고안은 보다 미세하고 균일한 구상화 입자를 얻는 동시에 에너지 효율의 개선, 제조비 절감, 기계적 성질의 향상, 주조공정의 간편화 및 제조시간 단축의 이점을 실현할 수 있고, 단시간에 고품질의 반용융 성형용 빌렛을 연속하여 복수개 제조하기 위한 것으로, 이를 위하여, 내측에 공간부를 구비하고 상기 공간부에 전자기장을 인가하는 교반부와, 상기 공간부를 관통하도록 설치된 것으로, 상기 전자기장이 인가되는 공간부에 대응되는 소정 영역에 용융 금속이 주입되는 슬리브와, 상기 슬리브의 일단부에 삽입되는 것으로, 상기 슬리브 내에서 상기 용융 금속이 수용되는 영역의 일측 벽을 형성하고, 제조된 슬러리를 가압하는 제 1 플런저와, 상기 슬리브의 타단부에 삽입되는 것으로, 상기 슬리브 내에서 상기 용융 금속이 수용되는 영역의 타측 벽을 형성하고, 상기 제 1 플런저가 상기 슬러리를 가압할 때에 고정되어 소정 크기의 빌렛을 형성한 후에 후퇴되는 제 2 플런저를 포함하는 것을 특징으로 하는 반용융 성형용 빌렛의 제조장치를 제공한다.

Description

반용융 성형용 빌렛의 제조장치 {Manufacturing apparatus of billet for thixocasting method}

본 고안은 반용융 성형용 빌렛의 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 결정핵 조직이 미세하고 균일하게 할 수 있는 반용융 성형용 빌렛의 제조장치에 관한 것이다.

반용융 성형법(thixoforming)은 반응고 성형법과 아울러 반응고/반용융 성형법으로 불리는 데, 여기서, 반응고 성형법(rheocasting)이란 미처 응고되지 않아 소정의 점성을 갖는 반응고 금속 슬러리(slurry)를 주조 또는 단조하여 빌렛이나 최종 성형품을 제조하는 가공법을 말하고, 반용융 성형법은 이렇게 반응고 성형법에 의해 제조된 빌렛을 다시 반용융 상태의 슬러리로 재가열한 후, 이 슬러리를 주조 또는 단조시켜 최종제품으로 제조하는 가공법을 말한다. 여기서, 반응고 금속 슬러리란 반응고 영역의 온도에서 액상과 구상의 결정립이 적절한 비율로 혼재한 상태에서 틱소트로픽(thixotropic)한 성질에 의해 작은 힘에 의해서도 변형이 가능하고, 유동성이 우수하여 액상과 같이 성형가공이 용이한 상태의 금속재료를 의미한다.

이러한 반응고/반용융 성형법은 주조나 용탕단조 등 용융 금속을 이용하는 일반인 성형방법에 비해 여러 가지 장점을 갖고 있다. 예를 들면, 반응고/반용융 성형법에서 사용하는 슬러리는 용융 금속보다 낮은 온도에서 유동성을 가지므로 이 슬러리에 노출되는 다이의 온도를 용융 금속의 경우보다 더 낮출 수 있고, 이에 따라 다이의 수명이 길어질 수 있다. 또한, 슬러리가 실린더를 따라 압출될 때 난류(turbulence)의 발생이 적어, 주조과정에서 공기의 혼입을 줄일 수 있으며, 이에 따라 최종 제품에의 기공 발생을 저감시킬 수 있다. 그 외에도 응고 수축이 적고, 작업성이 개선되며, 제품의 기계적 특성과 내식성이 향상되고, 제품의 경량화가 가능하다. 이에 따라, 자동차 및 항공기 산업분야, 전기 전자 정보 통신 장비의 신소재로서 이용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 반용융 성형법의 경우에도 반응고 성형법에 의해 생성된 빌렛을 사용하는 데, 종래의 반응고 성형법은 용융 금속을 냉각시킬 때에 주로 액상선 이하의 온도에서 교반시켜 이미 생성된 수지상(dendrite) 결정조직을 파괴함으로써 반응고 성형에 적합하도록 구형의 입자로 만드는 것이었으며, 교반방법으로는 기계적 교반법(mechanical stirring)과 전자기적 교반법(electromagnetic stirring), 개스 버블링, 저주파, 고주파 또는 전자기파 진동을 이용하거나 전기적 충격에 의한 교반법 (agitation) 등이 이용되었다.

예를 들어, 미국특허 제3,948,650호에는 액상-고상 혼합물 (liquid-solid mixture)을 제조하는 방법 및 그 장치가 개시되어 있는데, 이 방법에서는 용융금속이 고상화되는 동안 이를 강하게 교반하면서 냉각시킨다. 또한, 개시된 반응고 금속 슬러리 제조장치는 용기에 고-액 혼합물을 주입한 상태에서 교반봉에 의해 교반하는 데, 이 교반봉은 소정의 점성을 가진 고-액 혼합물을 저어주어 유동시킴으로써 혼합물 내의 수지상 구조를 파쇄하거나 파쇄된 수지상 구조를 분산시키는 것이다. 상기와 같은 제조방법에서는 냉각과정에서 이미 형성된 수지상 결정형태를 분쇄하여 이를 결정핵으로 하여 구상의 결정을 얻으려는 것으로, 초기 응고층의 형성에 따른 잠열 발생으로 인해 냉각속도의 감소와 제조시간의 증가 및 교반 용기 내에서의 온도 불균일로 인한 불균일한 결정 상태 등 많은 문제점을 수반한다. 또한, 상기 제조장치의 경우에도 기계적 교반이 갖는 한계로 인하여 용기 내의 온도분포가 불균일하며, 챔버 내에서 작동하기 때문에 작업 시간 및 후속 공정으로의 연계가 매우 어려운 한계를 갖는다.

미국특허 제4,465,118호에는 반응고 합금 슬러리 (semi-solid alloy slurry)의 제조방법 및 장치가 개시되어 있는데, 코일을 갖춘 전자기장 인가 수단의 내측에 순차로 냉각 매니폴드 및 금형이 구비되어 있고, 금형의 상측은 용융 금속이 연속하여 주입되도록 형성되어 있으며, 냉각 매니폴드에는 냉각수가 흘러 금형을 냉각시킨다. 반응고 합금 슬러리의 제조방법은, 먼저, 상기 금형의 상측으로부터 용융 금속을 주입하고, 이 용융 금속이 금형 내를 통과하면서 먼저 냉각 매니폴드에 의해 고상화 영역(solidification zone)을 형성하게 되며, 여기서 전자기장 인가 수단에 의해 자기장이 인가되어 수지상 조직을 파쇄시키면서 냉각이 진행되고, 마침내 하부로부터 인곳(ingot)이 형성되는 것이다. 그런데, 이러한 제조방법 및 장치에 있어서도, 그 기본적인 기술적 사상은 응고가 일어난 후에 진동을 가해 수지상 조직을 파쇄한다는 것으로, 이도 역시 전술한 바와 같은 공정상 및 조직 구성상의 많은 문제를 갖는다. 또한, 상기 제조장치의 경우에도 용융금속이 상부에서 하부로 진행하면서 연속하여 인곳을 형성하는 것이나, 연속하여 성장하도록 함으로써 금속의 상태를 조절하기가 매우 어려우며, 전체적인 공정 제어가 곤란하다. 뿐만 아니라, 전자기장의 인가 이전의 단계에서 이미 상기 용기를 수냉시키므로 용기 벽체 부근과 중심부근에서의 온도차가 심하게 되는 한계가 있다.

이 밖에도 반응고/반용융 성형법은 후술하는 바와 같이, 다양하게 존재하나 모두 전술한 바와 같이 이미 형성된 수지상 조직을 파쇄하여 이를 결정핵으로서 사용한다는 기술적 사상을 근간에 두고 있어 전술한 특허와 동일한 문제들을 지니고 있다.

미국특허 4,694,881호는 합금 중의 모든 금속 성분이 액체 상태로 존재하도록 합금을 가열한 다음, 얻어지는 액체 금속을 액상선과 고상선 사이의 온도로 냉각시킨 다음 전단력을 인가하여 냉각되는 용융금속으로부터 형성되는 수지상 조직를 파괴함으로써 반용융 성형재 (thixotropic materials)를 제조하는 방법을 개시하고 있다.

일본 공개특허공보 특개평11-33692호에는 액상선 온도 부근 또는 액상선보다 50??까지 높은 온도에서 용융금속을 용기에 주입한 다음, 용융금속이 냉각되는 과정에서 용융금속의 적어도 일부가 액상선 온도 이하로 되는 시점, 즉 최초로 액상선 온도를 통과하는 시점에서, 예를 들어 초음파 진동 등에 의해, 용융금속에 운동을 가한 다음 서서히 냉각시킴으로써 입상결정형태의 금속조직을 가진 반응고 주조용 금속 슬러리를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법에서도, 초음파진동 등의 힘이 냉각초기에 형성되는 수지상 결정조직을 파쇄하기 위해 사용되고 있다. 또한, 주탕온도를 액상선온도보다 높은 수준으로 하면, 입상의 결정형태를 얻기 어렵고, 동시에, 용탕을 급격히 냉각하기 어렵다. 뿐만 아니라, 표면부와 중심부의 조직이 불균일하게 된다.

또한, 일본 공개특허공보 특개평10-128516호에 개시된 반용융금속의 성형방법에서는 용융금속을 용기에 주입한 다음 진동바를 용융금속 중에 침적시켜 용융금속과 직접 접촉시킨 상태로 진동시켜 용융금속에 진동을 부여한다. 이에 따라 진동바의 진동력을 용융금속에 전달함으로써, 액상선 온도 이하에서 결정핵을 가진 고액공존상태의 합금을 형성한 후, 소정의 액상율을 나타내는 성형온도까지 용융금속을 용기내에서 냉각하면서 30초 내지 60분간 유지함으로써 상기 결정핵을 성장시켜 반용융금속을 얻는다. 그러나, 이 방법에 의해 얻어진 결정핵의 크기는 약 100㎛이고, 공정소요시간도 상당이 길며, 소정 크기 이상의 용기에 적용하기 곤란한 문제가 있다.

미국특허 제6,432,160호에는 냉각과 교반을 동시에 정밀하게 제어함으로써 반용융 금속 슬러리를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 구체적으로는, 용융금속을 혼합용기 (mixing vessel)에 주입한 후, 혼합용기 주위에 설치된 고정자 어셈블리(stator assembly)를 작동시켜 용기내의 용융금속을 급속하게 교반하기에 충분한 기자력 (magnetomotive force)을 발생시키고, 혼합용기 주위에 설치되어 용기 및 용융금속의 온도를 정밀하게 조절하는 작용을 하는 써멀 자켓 (thermal jacket)을 이용하여 용융금속의 온도를 급속하게 떨어뜨린다. 용융금속이 냉각될 때 용융금속은 계속적으로 교반되며, 고상율 (solid fraction)이 낮을 때는 빠른 교반을 제공하도록 하고 고상율이 증가함에 따라 증대된 기전력을 제공하도록 하는 방식으로 조절된다.

이상 설명한 바와 같은 종래의 반응고/반용융 성형방법 및 장치들은 냉각과정에서 이미 형성된 수지상 결정형태를 분쇄하여 입상의 금속 조직으로 만들기 위해 전단력을 이용하고 있다. 즉, 용융 금속의 적어도 일부가 액상선 이하로 온도가 내려갔을 때에야 비로소 진동 등의 힘을 가하므로 초기 응고층의 형성에 따른 잠열발생으로 인해 냉각속도의 감소와 제조시간의 증가 등 각종 문제를 피하기 어렵다. 또한, 이에 따라 형성된 금속 조직도 용기 내에서의 온도의 불균일로 인해 전체적으로 균일하고 미세한 조직을 얻기 어려우며, 용융 금속의 용기로의 주입 온도를 조절하지 않으면 용기 벽면부와 중심부의 온도차로 인해 조직의 불균일성은 더욱 증대되게 된다.

본 고안은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 보다 미세하고 균일한 구상화 입자를 얻는 동시에 에너지 효율의 개선, 제조비 절감, 기계적 성질의 향상, 주조공정의 간편화 및 제조시간 단축의 이점을 실현할 수 있는 반용융 성형용 빌렛의 제조장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 단시간에 고품질의 반용융 성형용 빌렛을 연속하여 복수개 제조할 수 있는 반용융 성형용 빌렛의 제조장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안의 반용융 성형용 빌렛의 제조장치가 수행할 방법을 나타내는 그래프,

도 2 내지 도 7은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 반용융 성형용 빌렛의 제조장치의 구성 및 그 작용을 순차적으로 도시한 구성도들,

도 8 내지 도 10은 본 고안의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 반용융 성형용 빌렛의 제조장치의 구성 및 그 작용을 순차적으로 도시한 구성도들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 교반부 11: 공간부

12,13: 전자기장 인가용 코일장치 2: 슬리브

21: 슬러리 제조영역 22: 탕구

25: 온도 조절장치 28: 배출구

31: 제 1 플런저 32: 제 2 플런저

4: 주입 용기 51: 반응고 금속 슬러리

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 내측에 공간부를 구비하고 상기 공간부에 전자기장을 인가하는 교반부와, 상기 공간부를 관통하도록 설치된 것으로, 상기 전자기장이 인가되는 공간부에 대응되는 소정 영역에 용융 금속이 주입되는 슬리브와, 상기 슬리브의 일단부에 삽입되는 것으로, 상기 슬리브 내에서 상기 용융 금속이 수용되는 영역의 일측 벽을 형성하고, 제조된 슬러리를 가압하는 제 1플런저와, 상기 슬리브의 타단부에 삽입되는 것으로, 상기 슬리브 내에서 상기 용융 금속이 수용되는 영역의 타측 벽을 형성하고, 상기 제 1 플런저가 상기 슬러리를 가압할 때에 고정되어 소정 크기의 빌렛을 형성한 후에 후퇴되는 제 2 플런저를 포함하는 것을 특징으로 하는 반용융 성형용 빌렛의 제조장치를 제공한다.

본 고안의 다른 특징에 의하면, 상기 슬리브의 상기 용융 금속이 수용되는 영역으로부터 상기 제 2 플런저 방향으로 외측에는 하부에 빌렛을 배출하는 배출구가 구비될 수 있다.

본 고안의 또 다른 특징에 의하면, 상기 교반부는 상기 슬리브에 용융금속이 주입되기 이전에 전자기장을 인가할 수 있다.

본 고안의 또 다른 특징에 의하면, 상기 교반부는 상기 슬리브에 용융금속이 주입됨과 동시에 전자기장을 인가할 수 있다.

본 고안의 또 다른 특징에 의하면, 상기 교반부는 상기 슬리브에 용융금속이 주입되는 도중에 전자기장을 인가할 수 있다.

본 고안의 또 다른 특징에 의하면, 상기 교반부는 전자기장의 인가를 적어도 상기 슬리브 내의 용융금속의 고상율이 0.001 내지 0.7에 이를 때까지 지속할 수 있고, 바람직하게는 0.001 내지 0.4에 이를 때까지 지속할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.001 내지 0.1에 이를 때까지 지속할 수 있다.

본 고안의 또 다른 특징에 의하면, 상기 슬리브에는 온도 조절 장치가 더 부가될 수 있다.

본 고안의 또 다른 특징에 의하면, 상기 온도 조절 장치는 상기 슬리브에 설치된 냉각 장치 및 상기 슬리브 외측 벽에 설치된 전기 히터 중 적어도 어느 하나로 구비될 수 있다.

본 고안의 또 다른 특징에 의하면, 상기 온도 조절 장치는 상기 슬리브 내의 용융금속을 0.1 내지 0.7의 고상율에 이를 때까지 냉각시킬 수 있다.

본 고안의 또 다른 특징에 의하면, 상기 온도 조절 장치는 상기 슬리브 내의 용융금속을 0.2℃/s 내지 5.0℃/s의 속도로 냉각시킬 수 있다.

본 고안의 또 다른 특징에 의하면, 상기 온도 조절 장치는 상기 슬리브 내의 용융금속을 0.2℃/s 내지 2.0℃/s의 속도로 냉각시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 고안의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.

본 고안에 따른 반용융 성형용 빌렛은 반용융 성형법에서 사용하게 될 빌렛을 말하는 것으로, 이는 반응고 성형법에 의해 제조된다. 따라서, 본 고안의 반용융 성형용 빌렛의 제조방법은 기본적으로는 반응고 성형법에 기초한 것으로, 이하에서는 먼저, 이렇게 본 고안의 장치에 의해 반용융 성형용 빌렛을 만드는 방법, 즉, 반응고 성형법을 도 1을 참조로 설명한다.

전술한 종래 기술들에서 볼 수 있는 바와 달리, 본 고안의 장치가 수행할 반응고 성형 방법은 슬리브에 용융 금속을 주입하여 슬러리를 제조한 후 이를 가압 성형하여 소정 크기의 빌렛을 제조한다. 이 때, 본 고안에서는 상기 슬리브에의용융 금속의 주입이 완료되기 전에 전자기장에 의한 교반을 행한다. 즉, 슬리브에 용융금속을 주입하기 전, 슬리브에 용융금속을 주입함과 동시, 또는 슬리브에 용융금속을 주입하는 도중에 전자기장에 의한 교반을 실시함으로써, 초기 수지상 조직의 생성을 차단하는 것이다. 이 때, 상기 교반으로는 전자기장 대신 초음파 등이 이용될 수도 있다. 이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 소정의 공간부에 용융금속이 주탕되지 않고 비어있는 슬리브를 배치시키고, 이렇게 비어있는 슬리브의 소정 영역에 전자기장을 인가해 준다. 이 때, 전자기장의 인가는 용융금속을 교반할 수 있는 세기로 이루어진다.

그 다음으로, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 용융금속을 주탕온도 Tp에서 슬리브에 주입하는 데, 이 때, 슬리브에는 전자기장이 인가되어 교반이 이루어지고 있는 상태가 될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 용융금속의 주탕과 동시에 상기 전가기장 교반이 행해질 수도 있고, 또는 용융금속이 주탕되고 있는 도중에 전자기장 교반이 행해질 수도 있다.

이렇게 상기 슬리브에의 용융 금속의 주입이 완료되기 전에 전자기장 교반을 행함에 따라, 용융 금속이 저온의 슬리브 내벽에서의 초기 응고층으로부터 수지상 조직으로 성장해 나가는 일이 없게 되고, 슬리브 전체에 걸쳐 미세한 결정핵들이 동시에 발생하게 되며, 슬리브 내의 용융금속 전체가 균일하게 액상선 온도 직하로 급속히 냉각되어 다수의 결정핵을 동시에 발생시킬 수 있다.

이는 슬리브에 용융금속을 주입하기 이전 또는 주입과 동시에 전자기장을 인가함으로써 활발한 초기 교반작용으로 인해 내부의 용융 금속과 표면의 용융금속이 잘 교반되어 용융금속 내에서의 열전달이 빠르게 일어나고, 슬리브 내벽에서의 초기 응고층 형성이 억제되기 때문이다. 또한, 잘 교반되고 있는 용융 금속과 저온의슬리브 내벽과의 대류 열전달이 증가하여 용융 금속 전체의 온도를 급속히 냉각시키게 된다. 즉, 주입된 용융금속이 주입과 동시에 전자기장 교반에 의해 분산 입자들로 흩어지고 이 분산 입자들이 결정핵으로서 슬리브 내에 고루 분포하게 되며, 이에 따라 슬리브 전체에 걸쳐 온도차가 발생하지 않게 되는 것이다. 반면, 종래기술들에 의하면 주입된 용융금속이 저온의 슬리브 내벽과 접촉하여 급속한 대류열전달에 의해 슬리브 내벽에서의 초기 응고층에서 수지상 결정으로 성장하게 되는 것이다.

이러한 원리는 응고잠열과 관련하여 설명될 수도 있는 데, 즉, 슬리브의 벽면에서의 용융금속의 초기 응고가 발생되지 않으므로, 응고잠열의 발생이 없게 되고, 이에 따라 용융 금속의 냉각은 단지 용융 금속의 비열 (응고잠열의 1/400 정도에 불과함)에 해당하는 정도의 열량의 방출만으로 가능하게 된다. 따라서, 종래기술과 같이 슬리브의 내측 벽면에서 발생되는 초기 응고층인 수지상 결정이 형성됨이 없이, 슬리브 내의 용융금속이 슬리브의 벽면으로부터 중심부에 걸쳐 전체적으로 균일하고 급속하게 온도가 저하되는 양상을 나타낸다. 그에 소요되는 시간은 용융금속의 주입 후 1 내지 10초 정도의 짧은 시간에 불과하다. 이에 따라, 다수의 결정핵이 슬리브 내의 용융금속 전체에 걸쳐 균일하게 생성되며, 결정핵 생성밀도의 증가로 결정핵간의 거리는 매우 짧아지게 되고, 이에 따라 수지상 결정이 형성되지 않고 독립적으로 성장하여 구상입자를 형성하게 된다.

이는 용융금속이 주탕되고 있는 도중에 전자기장이 인가되는 경우에도 마찬가지이다. 용융금속이 주탕되고 있는 도중에 전자기장이 인가되는 경우에는 비록슬리브 내벽면에 초기 응고층이 형성되어 있다 하더라도, 주입되는 과정에서의 전자기장 교반에 의해 이들 초기 응고층은 더 이상 수지상 조직으로의 성장이 이루어지지 않게 되는 것이다. 그리고, 그 이후의 효과는 전술한 바와 같다.

이 때, 상기 용융 금속의 주탕 온도 Tp(pouring temperature)는 액상선 온도 내지 액상선 + 100℃ 사이의 온도(용탕 과열도, melt superheat=0℃~100℃)로 유지되는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 용융금속이 담긴 슬리브 내부 전체가 균일하게 냉각되므로, 슬리브에 용융 금속을 주입하기 전에 액상선 온도 부근까지 냉각할 필요가 없고 액상선 온도보다 100℃ 정도의 높은 온도를 유지해도 무방하기 때문이다. 반면, 용융금속을 슬러리 제조용기에 주입한 후 용융금속의 일부가 액상선 이하로 되는 시점에서 용기에 전자기장을 인가하는 종래의 방법에서는 용기의 벽면에 초기 응고층이 형성되면서 응고잠열이 발생되는데, 응고잠열은 비열의 약 400배 정도이므로 용기 전체의 용융금속의 온도가 떨어지기에는 많은 시간이 걸릴 수밖에 없다. 따라서, 이러한 종래 방법에서는 액상선 정도 또는 액상선보다 50℃ 정도 높은 온도까지 용융금속의 온도를 냉각시킨 다음 용기에 주입하는 것이 일반적이었다. 그러나, 이 때에는 주입되는 용융금속의 온도가 적정 온도가 될 때까지 기다릴 필요가 있게 되는 데, 이를 조절하는 것은 실제 공정에서 매우 까다로운 일이다.

또한, 본 고안에 있어 상기 전자기장 교반을 종료하는 시점은 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 슬리브 내의 용융금속이 적어도 일부분이라도 그 온도가 액상선 온도(T_ℓ) 이하로 내려왔을 때에, 즉, 고상율이 0.001 정도로 소정의 결정핵이라도 형성된 이후라면 상기 전자기장 교반을 어느 때 종료하더라도 크게 문제될 여지가 없다. 즉, 슬리브에 용융금속을 주입하고 이 용융금속을 냉각시키는 단계 및/또는 후속하는 가압에 따른 빌렛의 형성 단계까지 상기 전자기장 교반을 가해도 무방한 것이다. 이는 이미 슬리브의 슬러리 제조영역 전체에 걸쳐 결정핵이 고르게 분포되어 있기 때문에 이 결정핵을 중심으로 하여 결정립이 성장하는 단계에서의 전자기장 교반은 제조되는 금속 슬러리의 특성에 영향을 미치지 않기 때문이다.

다만, 상기와 같은 전자기장 교반은 슬리브 내에서 금속 슬러리를 제조하는 동안에만 가하여도 충분하므로, 적어도 용융금속의 고상율이 0.001 내지 0.7 중 어느 시점에 이를 때까지라도 지속할 수 있고, 에너지 효율면에서는, 적어도 슬러리 제조 영역 내의 용융금속의 고상율이 0.001 내지 0.4가 될 때까지 지속할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 용융금속의 고상율이 0.001 내지 0.1이 될 때까지 지속할 수 있다.

한편, 슬리브의 슬러리 제조 영역에 용융금속을 주입하여, 균일한 분포의 결정핵을 형성한 후에는 상기 슬러리 제조 영역을 냉각시켜 상기 생성된 결정핵의 성장을 가속시킨다. 따라서, 이러한 냉각 단계는 슬러리 제조 영역에 용융금속을 주입할 때부터 이루어지도록 하여도 무방하다. 또한, 전술한 바와 같이, 이 냉각 단계 동안에도 전자기장은 지속적으로 인가되어도 무방하다.

한편, 이러한 냉각 단계는 후속 공정인 가압에 따른 빌렛 형성 공정 전까지지속될 수 있는 데, 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따르면, 용융 금속이 0.1 내지 0.7의 고상율에 이르는 시점(t2)까지 냉각 단계를 유지시킬 수도 있다. 이 때, 용융 금속의 냉각속도는 0.2℃/sec 내지 5.0℃/sec 정도가 될 수 있으며, 이는 또한 결정핵의 분포도 및 입자의 미세도 등에 따라 0.2℃/sec 내지 2.0℃/sec 로 할 수도 있다.

이러한 방법에 따라 소정의 고상율을 지닌 반응고 상태의 금속 슬러리를 제조할 수 있으며, 이를 곧바로 가압함과 동시에 냉각시켜 반용융 성형용 빌렛을 제조한다.

이상 설명한 바와 같은 방법에 따르면, 반응고 상태의 금속 슬러리를 제조하는 시간을 매우 현격히 단축시킬 수 있는 데, 상기 용융 금속의 슬리브로의 주입시점으로부터 고상율 0.1 내지 0.7의 금속 슬러리 형태의 금속재료로 형성되는 시점까지 소요되는 시간은 30초 내지 60초에 불과하다. 이에 따라 제조된 금속 슬러리를 사용하여 빌렛을 성형하게 되면 균일하고 치밀한 구상(球狀)의 결정구조를 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 반응고 성형 방법을 기초로 하여 도 2 내지 도 7에 따른 본 고안의 바람직한 일 실시예에 의한 반용융 성형용 빌렛의 제조장치에 의해 반용융 성형용 빌렛을 제조하도록 할 수 있다.

본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 반용융 성형용 빌렛의 제조장치는 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 내측에 공간부(11)를 구비하고 전자기장 인가용 코일장치(12)(13)가 상기 공간부(11)를 둘러싸도록 구비된 교반부(1)와, 상기공간부(11)를 관통하도록 설치되는 슬리브(2)와, 상기 슬리브(2)의 일단부에 삽입되는 제 1 플런저(31)와, 상기 슬리브(2)의 타단부에 삽입되는 제 2 플런저(32)로 구비된다.

상기 교반부(1)는 내측에 공간부(11)를 구비하고, 이 공간부(11)를 둘러싸도록 전자기장 인가용 코일장치(12)(13)가 배설되어 있다. 이 공간부(11)와 전자기장 인가용 코일장치(12)(13)는 별도의 프레임 구조(미도시)에 의해 고정된다. 상기 전자기장 인가용 코일장치(12)(13)는 소정 세기의 전자기장을 상기 공간부(11)를 향하여 발산하도록 구비된 것으로, 공간부(11) 내를 관통하는 슬리브(2)에 주입되는 용융금속을 전자기 교반하고, 제어부(미도시)에 전기적으로 연결되어 그 세기 및 작동 시간 등이 조정된다. 상기와 같은 전자기장 인가용 코일장치(12)(13)는 통상의 전자기 교반에 사용될 수 있는 코일장치면 어떠한 것이든 적용될 수 있고, 이 외에도 초음파 교반장치가 사용될 수도 있다.

한편, 상기 전자기장 인가용 코일장치(12)(13)는 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 슬리브(2)의 내부, 특히, 슬리브(2)에 형성된 슬러리 제조영역(21) 및 슬리브의 탕구(22)로부터 연장된 주탕용 치구(23)에 전자기장을 인가한다. 상기 상부 코일장치(12)는 도 2와는 달리 주탕용 치구(23) 전체를 커버할 수 있도록 형성될 수 있음은 물론이다. 이에 따라 슬리브(2)에 주입되는 용융 금속은 주입의 단계에서부터 철저히 교반이 이루어지도록 하는 것이다. 이러한 전자기장의 인가, 즉, 교반부에 의한 전자기장 교반은 전술한 바와 같이, 제조된 반응고 금속 슬러리가 압축될 때까지 지속되어도 무방하다. 즉, 전자기장은 종료하지 않아도 되는 것이다.다만, 에너지 효율 차원에서 슬리브(2)의 제조과정까지 전자기장 교반을 행할 수 있으므로, 적어도 고상율이 0.001 내지 0.7일 때까지 전자기장 교반을 지속할 수 있고, 바람직하게는 적어도 그 고상율이 0.001 내지 0.4 정도 될 때까지 지속할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 적어도 그 고상율이 0.001 내지 0.1 정도 될 때까지 지속할 수 있다. 이러한 고상율이 되는 시간은 미리 실험에 의해 알아낼 수 있다.

본 고안에 따른 슬리브(2)는 전자기장 교반에 의해 용융 금속을 반응고 슬러리(slurry)로 제조하는 슬러리 제조용기의 기능과 제조된 슬러리를 빌렛으로 제조할 때에 그 성형 틀로서의 기능을 겸비한다. 따라서, 상기 슬리브(2)에는 전술한 바와 같이, 용융 금속의 주입이 완료되기 전에 전자기장 교반이 행해져야 한다.

상기 슬리브(2)의 일단부에는 제 1 플런저(31)가 삽입되고, 타단부에는 제 2 플런저(32)가 삽입된다. 이러한 제 1 플런저(31)와 제 2 플런저(32)는 서로 소정 거리 이격되어 배치되어 그 사이에 소정의 영역을 형성한다. 이 영역은 슬러리 제조영역(21)이 되며, 제 1 플런저(31)는 이 슬러리 제조영역(21)의 일측 벽을 형성하고, 제 2 플런저(32)는 타측 벽을 형성한다. 상기 슬러리 제조영역(21)에는 상기 교반부(1)에 의해 전자기장이 인가되며, 이 영역(21)에 레이들(ladle)과 같은 주입용기(4)에 의해 액상의 용융 금속이 슬러리 제조영역(21)에 주탕된다. 상기 슬리브(2)의 상부에는 용융 금속이 주입될 수 있도록 탕구(22)가 형성되고, 이 탕구(22)에는 주탕용기(4)로부터의 주탕이 용이하도록 깔때기 형상의 주탕용 치구(23)가 교반부(1) 외측으로 연장되어 있다.

상기 슬리브(2)는 금속재로 구비될 수 있고, 알루미나 또는 질화 알루미늄같은 절연성 소재로 구비할 수도 있다. 금속재로 구비될 경우, 그 융점이 수용되는 용융금속의 온도보다 높은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 도면에 도시하지는 않았지만 별도의 열전대를 내장시키고, 이 열전대를 제어부(미도시)에 연결시켜 온도 정보를 제어부로 송출시키도록 할 수 있다.

도 2에서 볼 수 있는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 슬리브(2)는 온도 조절장치(25)를 더 구비할 수 있다. 이 온도 조절장치(24)는 냉각 장치 및 가열 장치가 단독 또는 복합적으로 적용될 수 있는 것으로, 도 2에서 볼 수 있는 본 고안의 바람직한 일 실시예의 경우, 냉각 장치, 예컨대, 냉각수 파이프(26)가 워터 자켓의 형태와 같이 별도의 고정 블록(27)에 내장되어 상기 슬리브(2)의 외측을 둘러 싸도록 형성되어 있으나, 여기에 전기 히터와 같은 가열 장치(미도시)를 추가로 설치할 수 있다. 이 때, 이 전기 히터는 슬리브의 외측 벽에 형성된 코일상의 전기 히터일 수 있다. 그리고 상기 슬리브에는 열전대를 내장시킬 수 있음은 물론이다. 상기와 같은 온도조절장치(25)는 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 슬리브(2) 전체에 걸쳐 설치될 수도 있지만, 슬리브 제조영역(21)의 주위에만 집중적으로 설치될 수 있음은 물론이다.

이러한 온도조절장치(25)에 의해 슬리브(2) 내에 수용된 용융금속을 0.1 내지 0.7의 고상율에 이를 때까지 냉각시킨다. 또한, 냉각 속도도 조절하여 0.2 내지 5.0℃/s의 속도로 냉각하며, 바람직하게는 0.2 내지 2.0℃/s의 속도로 냉각할 수 있다. 이 때, 이러한 냉각은 전술한 바와 같이, 전자기장의 교반이 종료된 후에 행할 수도 있고, 전자기장 교반과는 무관하게, 즉, 전자기장의 인가가 지속되고 있는동안에도 행할 수 있다. 또한, 용탕의 주입단계에서부터 행할 수도 있다. 그리고, 이러한 온도조절장치(25)는 이러한 냉각 단계 후에 제조된 슬러리를 가압하여 빌렛을 성형할 때에는 더욱 빠른 속도로 냉각시킬 수 있도록 한다.

한편, 상기 슬리브(2)의 일단부 및 타단부에 각각 삽입되는 제 1 및 제 2 플런저(31)(32)는 별도의 실린더장치(미도시)에 연결되어 슬리브(2) 내를 피스톤 왕복운동을 한다. 상기 제 1 플런저(31)는 전자기장이 인가되고 냉각이 진행되는 동안, 즉, 슬러리를 제조하는 동안에는 상기 슬러리 제조영역(21)의 일측 벽을 형성하고, 슬러리 제조가 종료된 후에는 상기 슬러리를 가압하도록 구동된다. 상기 제 2 플런저(32)는 슬러리를 제조하는 동안 상기 슬러리 제조영역(21)의 타측 벽을 형성하고, 상기 제 1 플런저(31)가 상기 슬러리를 가압할 동안에는 고정되어 소정 크기의 빌렛을 형성하며, 그 후에는 후퇴되어 제조된 빌렛이 제 1 플런저(31)와 다시 슬러리 제조영역(21)을 형성하도록 한다.

다음으로, 도 1 내지 도 7을 참조로 상기와 같이 구성된 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 반용융 성형용 빌렛의 제조 장치에 의한 반용융 성형용 빌렛의 제조방법을 설명한다.

먼저, 도 2에서 볼 수 있듯이, 교반부(1)에서 전자기장 인가용 코일장치(12)(13) 의해 공간부(11) 내에 소정 주파수 및 강도로 전자기장이 인가되도록 한다. 본 고안의 바람직한 일 실시예에 의하면 상기 전자기장 인가용 코일장치는 250V, 60Hz, 500Gauss로 전자기장을 인가할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 반응고 성형용 전자기장 교반에 사용되는 어떠한 정도의 전자기장이라도 적용 가능하다.

이 상태에서 별도의 로에서 용융된 용융 금속을 레이들과 같은 주입 용기(5)에 의해 이송하여 전자기장의 영향 하에 있는 슬리브(2) 내로 주입한다. 이 때, 로와 슬리브를 직접 연결하여 용융된 액상의 용융 금속이 곧바로 슬리브 내로 주입되도록 할 수도 있다. 또한, 이 때의 상기 용융 금속은 전술한 바와 같이, 액상선 온도+ 100℃정도의 온도가 되어도 무방하다. 그리고, 용융 금속이 주입되는 상기 슬리브(2)의 내부는 제 1 플런저(31)와 제 2 플런저(32)에 의해 소정의 영역이 형성되어 있으며, 이 영역이 슬러리 제조영역(21)이 된다. 또한, 이 슬러리 제조영역(21)에 용융 금속을 주입하기 전에 주입된 용탕, 즉, 용융 금속의 산화를 막기 위하여 별도의 가스 공급관(24)을 통해 N₂, Ar 등의 불활성 가스를 주입해준다.

이처럼, 완전히 용융되어 액상인 용융 금속을 전자기 교반이 진행되고 있는 슬리브(2)의 슬러리 제조영역(21) 내에 주입하면, 슬러리 제조영역(21) 전체에 걸쳐 미세한 재결정 입자들이 분포하게 되며, 이 재결정 입자들은 빠르게 성장하여 수지상 구조의 생성이 일어나지 않게 된다.

상기 전자기장의 인가는 이 밖에도 용융 금속의 주입과 동시에 가해지거나, 용융 금속이 주입되는 도중에 가해질 수도 있음은 전술한 바와 같다.

또한, 상기 전자기장의 인가는 전술한 바와 같이, 빌렛의 성형 시까지 행할 수 있으나, 적어도 그 고상율이 0.001 내지 0.7 정도 될 때까지 지속하고, 바람직하게는 적어도 그 고상율이 0.001 내지 0.4정도 될 때까지 지속하며, 더욱 바람직하게는 적어도 그 고상율이 0.001 내지 0.1 정도 될 때까지 지속한다. 이러한 시간은 미리 실험에 의해 알아낼 수 있으며, 이렇게 해서 정해진 시간 동안 전자기장을 인가하는 것이다.

전자기장의 인가가 종료된 후 또는 전자기장의 인가가 지속되고 있는 동안에 상기 슬러리 제조영역(21)의 용융 금속이 0.1 내지 0.7의 고상율에 이를 때까지 소정의 속도로 냉각시키는 냉각단계를 거쳐 반응고 금속 슬러리(51)를 제조한다. 이 때, 상기 냉각 속도는 슬리브(2)외측에 설치된 온도 조절장치(25), 즉, 냉각수 파이프(26)를 흐르는 냉각수 등에 의해 조절되어 0.2℃/sec 내지 5.0℃/sec의 속도가 될 수 있으며, 더 바람직하게는 0.2℃/sec 내지 2.0℃/sec의 속도가 될 수 있다. 고상율이 0.1 내지 0.7에 이르는 시간(t2)는 미리 실험을 통해 알 수 있다.

이렇게 반응고 금속 슬러리를 제조한 후에는 도 3에서 볼 수 있듯이, 제 2 플런저(32)를 고정시킨 상태에서 제 1 플런저(31)를 상기 제 2 플런저(32)의 방향으로 가압하여 소정 크기의 제 1 빌렛(52)을 형성한다. 그 다음으로는, 냉각수에 의해 냉각속도를 더욱 높여 급냉할 수 있다.

제 1 빌렛(52)이 형성된 후에는 도 4에서 볼 수 있듯이, 제 1 플런저(31)를 제 2 플런저(32)의 방향으로 더욱 가압하여 상기 제 2 플런저(32)와 제 1 빌렛(52)을 제 2 플런저(32)의 방향으로 이송시킨다. 이 때, 상기 제 2 플런저(32)의 이송은 제 1 플런저(31)의 가압력에 의존할 수도 있지만, 제 2 플런저(32)를 별도로 가동시킬 수도 있다.

상기 제 2 플런저(32)와 제 1 빌렛(52)의 이송 거리는 제 1 빌렛(52)의 제 1 플런저(31) 방향의 단부가 제 2 플런저(32)의 제 1 플런저(31) 방향의 단부가 있었던 자리에 위치할 수 있는 거리만큼이 되도록 한다. 이는 도 5에서 볼 수 있듯이, 제 1 플런저(31)와 이송된 제 1 빌렛(52)에 의해 또 다시 슬러리 제조 영역(21)이 형성되도록 하기 위한 것이다.

상기와 같은 단계는 도 2에 따른 단계 이후, 곧바로 도 4에 따른 단계로 진행될 수도 있다. 즉, 슬러리 제조영역(21)에서 슬러리가 제조된 후에는 제 2 플런저(32)와 제 1 플런저(31)가 모두 이동되면서 제 1 플런저(31)가 슬러리를 가압하여 도 4와 같이 제 1 빌렛(52)을 형성하게 된다. 이 때에는 상기 제 1 빌렛(52)은 이미 전자기장의 인가 영역을 벗어나게 된다.

상기 제 2 플런저(32)와 제 1 빌렛(52)의 이송이 종료된 후에는 도 5에서 볼 수 있듯이, 제 1 플런저(31)를 원래 있던 자리로 되돌려 제 1 플런저(31)와 제 1 빌렛(52)에 의해 슬러리 제조 영역(21)이 형성되도록 한다. 그리고, 이렇게 형성된 슬러리 제조 영역(21)에서 전술한 공정을 반복하여 슬러리를 제조한다. 즉, 도 1에서 볼 수 있는 교반단계(S) 및 냉각단계(C)를 거쳐 반응고 금속 슬러리를 제조한다. 그리고, 도 6에서 볼 수 있듯이, 제 1 플런저(31)의 가압에 의해 상기 슬러리(51)를 소정 크기의 제 2 빌렛(53)으로 성형한다. 다음으로, 제 2 플런저(32), 제 1 빌렛(52) 및 제 2 빌렛(53)을 이송시킨 후, 제 1 플런저(31)를 되돌려 도 7에서 볼 수 있듯이, 다시 슬러리 제조영역(21)을 형성한다. 이 후에는 또 다시 전술한 방법에 의해 제 3 및 제 4 빌렛을 순차로 제조하는 것이다.

이러한 본 고안에 따른 반용융 성형용 빌렛의 제조방법 및 장치에 따르면, 연속하여 품질이 우수한 복수개의 반용융 성형용 빌렛을 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 복수개의 빌렛은 서로 인접한 빌렛끼리 용융에 의해 접합될 수 있으나, 그 접합 강도는 매우 낮아 사용시 이를 손쉽게 분리시킬 수 있다. 제조된 복수개의 연속한 빌렛들은 제 2 플런저(32)를 슬리브(2)내에서 분리시킨 후 배출시킬 수도 있고, 슬리브(2)에 별도의 배출구를 형성해 이를 통해 배출시킬 수도 있다.

도 8 내지 도 10에는 본 고안의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 반용융 성형용 빌렛의 제조장치 및 그 작동방법을 순차로 도시한 것으로, 전술한 실시예와 다른 점은 복수개의 빌렛을 연속하여 형성한 후 이를 배출하는 것이 아니라, 하나의 빌렛을 슬리브 내에서 제조한 후 배출시키고, 다시 빌렛을 제조하는 과정을 반복한다는 것이다. 이하에서는 전술한 실시예와 구별이 되는 부분을 중심으로 설명한다.

본 고안의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 반용융 성형용 빌렛의 제조장치는 도 8에서 볼 수 있듯이, 전술한 제조장치와 그 기본적인 구성은 동일하나, 다만, 상기 슬러리 제조영역(21)으로부터 제 2 플런저(32)의 방향으로 소정 거리 이격된 위치에는 제조된 빌렛을 슬리브(2) 밖으로 배출할 수 있도록 배출구(28)가 더 구비된다. 이 배출구(28)는 형성될 빌렛의 크기에 대응되는 크기로 형성될 수 있으나, 다양한 사이즈의 빌렛을 제조하여 토출할 수 있도록 빌렛보다 크게 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 이렇게 배출구(28)가 형성된 부분에는 상기 온도조절장치(25)를 적어도 배출구(28)에 해당되는 부분만큼 제외시켜 빌렛의 배출에 영향을 미치지 않도록 해야 한다.

이렇게 구성된 본 고안의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 반용융 성형용 빌렛의 제조 장치는 다음과 같은 작용을 한다.

먼저, 도 8에서 볼 수 있듯이, 교반부(1)에서 전자기장 인가용 코일장치(12)(13) 의해 공간부(11) 내에 전자기장 교반을 행한 상태에서 용융 금속을 레이들과 같은 주입 용기(5)에 의해 이송하여 교반이 행해지고 있는 슬리브(2) 내로 주입한다. 이 때, 전술한 바와 같이, 로와 슬리브를 직접 연결하여 용융된 액상의 용융 금속이 곧바로 슬리브 내로 주입되도록 할 수도 있다. 또한, 이 때의 상기 용융 금속은 전술한 바와 같이, 액상선 온도+ 100℃정도의 온도가 되어도 무방하다. 그리고, 용융 금속이 주입되는 영역은 제 1 플런저(31)와 제 2 플런저(32)에 의해 형성된 슬러리 제조영역(21)이다. 이 슬러리 제조영역(21)에는 가스 공급관(24)을 통해 N₂, Ar 등의 불활성 가스를 주입되고 있는 상태이다.

용융 금속을 주입한 후에는 0.1 내지 0.7의 고상율에 이를 때까지 소정의 속도로 냉각시키는 냉각단계를 거쳐 반응고 금속 슬러리(51)를 제조한다. 이 때, 상기 냉각 속도는 슬리브(2)외측에 설치된 온도 조절장치(25), 즉, 냉각수 파이프(26)를 흐르는 냉각수 등에 의해 조절되어 0.2℃/sec 내지 5.0℃/sec의 속도가 될 수 있으며, 더 바람직하게는 0.2℃/sec 내지 2.0℃/sec의 속도가 될 수 있다. 한편, 상기 전자기장의 인가는 전술한 바와 같이, 계속하여 인가할 수도 있고, 적어도 용융금속의 고상율이 0.001 내지 0.7 정도 될 때까지 지속할 수 있고, 바람직하게는 0.001 내지 0.4 정도 될 때까지 지속할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.001 내지 0.1 정도 될 때까지 지속할 수 있다.

이렇게 반응고 금속 슬러리를 제조한 후에는 도 9에서 볼 수 있듯이, 제 2 플런저(32)를 고정시킨 상태에서 제 1 플런저(31)를 상기 제 2 플런저(32)의 방향으로 가압한 후, 냉각하여 소정 크기의 빌렛(54)을 형성한다.

빌렛(54)이 형성된 후에는 도 10에서 볼 수 있듯이, 제 1 플런저(31)를 제 2 플런저(32)의 방향으로 더욱 가압하여 상기 제 2 플런저(32)와 빌렛(54)을 배출구(28)의 방향으로 이송시켜 상기 빌렛(54)이 배출구(28)를 통해 배출되도록 한다. 이 때, 상기 제 2 플런저(32)의 이송은 제 1 플런저(31)의 가압력에 의존할 수도 있지만, 제 2 플런저(32)를 별도로 가동시킬 수도 있음은 전술한 바와 같다.

이렇게 빌렛(28)을 배출시킨 후에는 상기 제 1 플런저(31) 및 제 2 플런저(32)를 원래의 자리로 다시 복귀시켜 슬러리 제조영역(21)을 형성한 후, 도 8 내지 도 9의 과정을 반복 수행한다. 이러한 반복 과정에 따라 조직이 미세하고 균일한 빌렛은 연속하여 배출구를 통해 배출될 수 있다. 뿐만 아니라, 전술한 실시예와는 달리 제조된 빌렛을 절단하지 않고도 곧바로 사용할 수 있어 공정의 효율성을 더욱 증대시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 고안의 반용융 성형용 빌렛의 제조장치는 다양한 금속/합금, 예를 들면, 알루미늄이나 그 합금, 마그네슘이나 그 합금, 아연 또는그 합금, 구리 또는 그 합금, 또는 철 또는 그 합금 등의 반응고/반용융 성형법에 범용적으로 적용될 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같은 본 고안에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 전체적으로 균일, 미세한 구상의 조직을 갖는 합금을 얻을 수 있다.

둘째, 액상선보다 높은 온도에서의 단시간의 교반만으로도 용기 벽면에서의 핵생성 밀도를 현저히 증가시켜 입자의 구상화를 실현할 수 있다.

셋째, 제조된 합금의 기계적 성질의 향상을 실현할 수 있다.

넷째, 전자기장 교반 시간을 크게 단축시킬 수 있으므로 교반에 필요한 에너지의 소모가 적다.

다섯째, 전체 공정을 단순화하고, 제품성형시간도 아울러 단축되어 생산성을 향상시킬 수 있다.

여섯째, 연속하여 복수개의 빌렛을 제조할 수 있으므로, 양산 적용성이 우수하다.

본 명세서에서는 본 고안을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 고안의 사상적 범위내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 고안에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 고안의 진정한 보호범위는 하기 실용신안등록청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims

내측에 공간부를 구비하고 상기 공간부에 전자기장을 인가하는 교반부;

상기 공간부를 관통하도록 설치된 것으로, 상기 전자기장이 인가되는 공간부에 대응되는 소정 영역에 용융 금속이 주입되는 슬리브;

상기 슬리브의 일단부에 삽입되는 것으로, 상기 슬리브 내에서 상기 용융 금속이 수용되는 영역의 일측 벽을 형성하고, 제조된 슬러리를 가압하는 제 1 플런저; 및

상기 슬리브의 타단부에 삽입되는 것으로, 상기 슬리브 내에서 상기 용융 금속이 수용되는 영역의 타측 벽을 형성하고, 상기 제 1 플런저가 상기 슬러리를 가압할 때에 고정되어 소정 크기의 빌렛을 형성한 후에 후퇴되는 제 2 플런저;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반용융 성형용 빌렛의 제조장치.
제1항에 있어서,

상기 슬리브의 상기 용융 금속이 수용되는 영역으로부터 상기 제 2 플런저 방향으로 외측에는 하부에 빌렛을 배출하는 배출구가 구비된 것을 특징으로 하는 반용융 성형용 빌렛의 제조장치.
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제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 슬리브에는 온도 조절 장치가 더 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 반용융 성형용 빌렛의 제조장치.
제9항에 있어서,

상기 온도 조절 장치는 상기 슬리브에 설치된 냉각 장치 및 상기 슬리브 외측 벽에 설치된 전기 히터 중 적어도 어느 하나로 구비된 것을 특징으로 하는 반용융 성형용 빌렛의 제조장치.
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