KR20070091239A

KR20070091239A - 마그네슘계 금속 박판의 제조방법과 제조장치

Info

Publication number: KR20070091239A
Application number: KR1020077019274A
Authority: KR
Inventors: 도시오 하가; 가즈나리 요시다; 요시오 곤다
Original assignee: 곤다 긴조쿠 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2004-03-01
Publication date: 2007-09-07
Also published as: US7661458B2; KR100982861B1; DE602004006402D1; KR20050097551A; HK1087378A1; DE602004006402T2; US20080245499A1; AU2004218567B2; TWI247635B; EP1614490A4; CN1758969A; EP1614490A1; JPWO2004078381A1; JP2008307542A; WO2004078381A1; RU2005127197A; JP3503898B1; KR100763120B1; RU2305021C2; EP1614490B1

Abstract

본 발명은 마그네슘계 금속 박판의 제조방법과 제조장치에 관한 것으로서, 마그네슘계 금속을 용융한 용탕을 용탕조에 공급하고, 상기 용탕을 인출하여 적어도 한쌍의 주조 상부롤 및 주조 하부롤로 이루어진 주조용 쌍롤의 틈에 공급하여 압력을 가하고, 소정 온도로 응고한 소정 두께판으로 주조하는 주조 공정, 상기 주조된 판을 적어도 한쌍의 압연롤에 의해 압력을 가하고, 압연하여 마그네슘계 금속 박판을 제조하는 압연 공정을 적어도 포함한다. 이에 의해 압연시에 다시 열에너지 생성 공정을 필요로 하지 않고, 소성 가공에 의해 마그네슘계 금속 박판을 효율적으로 제조할 수 있는 마그네슘계 금속 박판 제조방법과 제조장치를 제공할 수 있는 것을 특징으로 한다.

틱소트로피, 금속 박판

Description

마그네슘계 금속 박판의 제조방법과 제조장치{METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING THIN MAGNESIUM BASED ALLOY PLATE}

본 발명은 마그네슘 또는 그 합금의 박판 제조방법과 제조장치에 관한 것으로서, 마그네슘 또는 그 합금을 주조 후 압연함으로써 마그네슘 또는 그 합금 박판을 제조하는 마그네슘 또는 그 합금 박판 제조방법과 제조장치에 관한 것이다.

마그네슘은 금속 중에서도 자원이 풍부하고, 비중이 알루미늄이나 철에 비해 가벼우므로 경량 부품으로 적용하는데 주목받고 있다. 이 마그네슘의 실강도는 알루미늄이나 철에 비해 떨어지지만, 경량이므로 비강도가 높고, 동일한 강도 요구에 대해 알루미늄 대신 사용할 수도 있다. 이 때문에 간호·복지 용품 등의 경량화가 필요한 제품으로의 응용이 기대되고 있다.

또한, 마그네슘은 전자 실드 성능이 우수하므로 전자기기의 전자 소음을 방지할 수 있고, 진동을 흡수하는 능력이 높고, 소음도 감소시킬 수 있는 우수한 특성을 갖고 있다.

또한, 마그네슘은 변형에 대한 저항력이나 충격에 대해서도 강한 반면, 절삭 가공을 용이하게 실시할 수 있는 특성을 갖고 있다. 또, 저융점이고 리사이클성이 우수 하므로 지구환경 보호에 적합한 금속이라는 우수한 특성을 갖고 있다.

그런데, 종래 마그네슘계 금속 제품의 제조는 다이캐스트 제법이나 틱소몰드 제법(사출성형)으로 실시되어 소성 가공에 의한 효율적인 제조는 곤란하였다. 이 때문에 주형을 사용한 성형밖에 실시할 수 없어 한정된 제품에만 적용되었다. 즉, 소성 가공을 이용한 여러가지 용도의 제품으로의 적용은 효율적인 마그네슘계 금속 박판의 제조 기술이 확립되어 있지 않으므로 시장성을 제공할 수 없는 것이 실정이다.

또한, 상기 마그네슘계 금속 제품의 제조시에는 금형 내에서 성형할 때 발생하는 탕도 등의 불필요한 부분이 대량 발생하고, 재료 수율이 나쁘고, 또 내부에 기포를 말려들게 하여 가스 포켓(gas pocket)을 생기게 하는 등의 문제가 있었다.

이와 같은 과제에 대해 일본 공개특허공보 2001-294966호에는 다이캐스트 제법으로 마그네슘계 금속의 판재를 제조하고, 그 후 압연 가공함으로써 성형이 용이한 마그네슘계 금속의 박판을 제조하는 방법이 개시되어 있다.

이와 같이, 마그네슘계 금속의 판재를 압연 가공함으로써 주조 시에 내부에 존재한 틈이 무너져 상기 틈이 축소 또는 소멸된다. 그 결과, 내부에 가스 포켓이 없는 마그네슘계 금속의 박판을 얻을 수 있다.

그러나, 상기 일본 공개특허공보 2001-294966호 공보에 개시된 방법의 경우에는 다이캐스트 제법으로 마그네슘계 금속의 판재를 제조한 후, 압연 가공할 때 일단 트리밍(trimming) 공정이 있으므로 상기 판재의 압연 가공은 상온에서 실시된다.

즉, 상온에서 마그네슘계 금속의 판재를 압연 가공하기 때문에, 압연기에 의해 상기 판재에 파단이 발생하지 않을 정도의 압하율로 판두께 방향으로 압축 변형을 가하 고 있다. 이와 같이 압하율이 제한되는 것은 원하는 두께로 상기 판재를 변형할 수 없는 것을 의미하는 것이며, 생산성이 좋다고는 할 수 없다.

이 과제를 해결하는 방법으로서 상기 판재를 변형시킬 때, 열간압연 또는 열간압출을 실시하는 것도 생각할 수 있지만, 열간압연 또는 열간압출을 실시하기 위해서는 큰 열에너지를 소비하고, 생산성이 떨어지는 기술적 과제가 있었다.

이와 같은 과제를 해결하는 수단으로서 용융한 마그네슘계 금속을 냉각하여 틱소트로피성(thixotropic property)을 갖는 고상을 포함한 금속 슬러리를 형성한 후, 이 금속 슬러리를 더 냉각함과 동시에 압연하여 일관된 공정에 의해 연속 판형상 금속 소재로 하는 방법이 알려져 있다(일본 공개특허공보 2002-283007호 참조). 그러나, 이 방법은 용융한 마그네슘계 금속을 틱소트로피성을 가질 정도로 냉각한 후, 쌍롤중에 공급하여 주조하는 것이며, 주조용 쌍롤에 공급되는 용탕중의 고상의 비율이 높고(20% 이상, 통상 50% 정도로 전형적인 틱소트로피성을 발휘), 이와 같은 고액상이 공존하는 용융 마그네슘계 금속은 점도가 높고, 이를 주조용 쌍롤에 용탕을 공급하는 노즐중에서 고화하기 쉽고, 노즐 막힘을 발생할 우려가 크다. 이 때문에 이 방법에 의해서도 제조 수율이 낮고, 생산성이 떨어지는 기술적 과제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 주조와 압연을 연속적으로 실시함으로써 압연시에 다시 열에너지 생성 공정을 필요로 하지 않고, 소성가공에 의해 마그네슘 또는 그 합금 박판을 효율적으로 제조할 수 있고, 생산성이 우수한 마그네슘 또는 그 합금 박판 제조방법과 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 주조 공정과 압연 공정을 비연속으로 함으로써 변동하는 생산량 계획에 유연하게 대응할 수 있는 제조수단을 제공하는 것도 목적으로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 마그네슘 또는 그 합금(이하의 설명에서는 마그네슘 및 그 합금을 총칭하여 마그네슘계 금속이라고 함)의 박판 제조방법은 마그네슘계 금속 용탕을 쌍롤에 의해 판재로 주조하고, 계속해서 압연함으로써 마그네슘계 금속 박판을 제조하는 방법으로서, 상기 마그네슘계 금속의 용탕을 적어도 한쌍의 롤 사이에 공급하고, 소정 온도로 응고한 소정 두께의 판재로 주조하는 주조 공정과, 상기 주조된 판재에 적어도 한쌍의 롤에 의해 압력을 가하고, 압연하여 소정 두께의 마그네슘계 금속 박판을 제조하는 압연 공정을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면 압연공정시에 마그네슘계 금속의 판재는 압연에 적합한 온도이므로 파단을 걱정하지 않고 원하는 압하율로 판재에 압력을 가해 박판으로 변형시킬 수 있다. 즉, 판재를 형성할 때의 주조 공정에 있어서의 열을 이용함으로써 다시 압연을 위한 열에너지를 생성할 필요가 없어, 효율적으로 마그네슘계 금속 박판을 제조할 수 있다.

또한, 상기 마그네슘계 금속 박판의 제조 방법에 있어서, 상기 주조 공정을 하기 직전의 용융 마그네슘계 금속이 상기 마그네슘계 금속에서 고상이 차지하는 비율이 10중량% 이하가 되는 온도 내지 상기 마그네슘계 금속의 용융 온도보다 40℃ 높은 온도 범위에 있는 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 상기 마그네슘계 금속 박판의 제조 방법에 있어서, 상기 주조 공정의 전후에 마그네슘계 금속 고액 혼합물을 5×10²℃/초 이상의 속도로 급냉하는 것을 특징으로 하고 있다. 이에 의해 용탕 인출구에서의 용탕의 응고를 방지하고, 또 균일한 금속 조직을 갖는 판재를 제공할 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 마그네슘계 금속 박판 제조장치는 마그네슘계 금속을 용융후 압연함으로써 마그네슘계 금속 박판을 제조하는 마그네슘계 금속 박판을 제조하는 장치로서, 마그네슘계 금속을 용융한 용탕을 저장하기 위한 용탕조와, 상기 용탕조로부터 상기 용탕을 인출하여 적어도 한쌍의 롤에 의해 압력을 가하고, 소정 온도로 응고한 판재로 주조하기 위하 주조 롤부와, 상기 주조된 판재에 적어도 한쌍의 롤에 의해 압력을 가하고, 압연하여 소정 두께의 마그네슘계 금속 박판을 제조하기 위한 압연 롤부를 적어도 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성함으로써 상기 마그네슘계 금속 박판 제조 방법과 마찬가지로 압연 롤부에 이용하는 마그네슘계 금속의 판재는 압연에 적합한 온도이므로 파단을 걱정하지 않고 원하는 압하율로 판재에 압력을 가해 박판으로 변형시킬 수 있다. 즉, 판재를 생성할 때의 주조의 열을 이용함으로써 다시 압연을 위한 열에너지를 생성할 필요가 없어, 효율적으로 마그네슘계 금속 박판을 제조할 수 있다.

또한, 상기 주조 롤부는 상기 용탕조에 저장된 상기 용탕을 롤 표면에 응착시켜 롤의 회전력에 의해 상기 용탕조의 외부로 인출하는 주조 하부 롤과, 상기 주조 하부 롤에 의해 상기 용탕조의 외부로 인출된 용탕의 응고면을 위에서 눌러 성형하는 주조 상부롤과, 상기 주조 하부롤 및 주조 상부롤을 각각 회전 운동시키기 위한 회전 구동부를 적어도 구비하고, 상기 주조 하부롤 및 주조 상부롤은 각각의 롤 표면이 온도 조정 가능하게 구성되고, 상기 주조 하부롤 및 주조 상부롤과의 간격이 가변 자유롭게 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써 주조하는 판재에 대해 압연에 적합한 온도 및 두께를 자유롭게 설정할 수 있고, 효율적으로 판재를 형성할 수 있다.

또한, 상기 마그네슘계 금속 박판의 제조장치에 있어서, 상기 주조 하부 롤의 회전축과 상기 주조 상부롤의 회전축을 연결하는 가상선과 연직선이 이루는 각도(이 각도를 “롤각(α)”이라고 함)를 조정 가능하게 하는 것이 바람직하다. 이 각도(α)가 일정 범위를 이탈하면 주조한 마그네슘계 금속 판재의 금속 조직에 응력이 잔류하고, 판재가 박리 내지 파단되기 쉬워 생산성이 악화된다. 또한, 한쌍의 롤의 각도를 조정 가능하게 함으로써 조성이 다르거나 또는 판두께가 다른 여러가지 마그네슘계 금속에 적용할 때 최적의 조건으로 설정하기 쉬워지고, 작업성이 우수한 장치를 실현할 수 있다.

이상의 설명으로 명확해진 바와 같이, 압연시에 다시 열에너지 생성 공정을 필요로 하지 않고, 소성 가공에 의해 마그네슘계 금속 박판을 효율적으로 제조할 수 있는 마그네슘계 금속 박판 제조방법과 제조장치를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 마그네슘계 금속 박판 제조방법과 제조장치에 대해 도 1에 도시한 일실시형태에 기초하여 설명한다.

[제 1 실시형태의 제조장치]

도 1은 본 발명의 일실시형태의 마그네슘계 금속 박판 제조장치의 전체 구성을 도시한 개략 측면도이다.

도 1의 도면부호 “1”은 마그네슘계 금속 박판 제조장치이다. 이 마그네슘계 금속 박판 제조장치(1)는 대략 용탕 공급부(10), 주조 롤부(20), 판재 반송부(30), 압연 롤부(40) 및 가공부(50)로 이루어져 있다.

(용탕 공급부)

용탕 공급부(10)는 마그네슘계 금속 박판 제조장치(1)에 있어서 마그네슘계 금속을 주조하기 위한 쌍롤로 이루어진 주조롤부(20)에 도시하지 않은 용융장치에 의해 용융한 마그네슘계 금속을 공급하기 위한 기구이며, 도가니(11), 용탕조(13)로 이루어져 있다.

상기 도가니(11)는 마그네슘계 금속을 용융한 상태의 용탕(m0)을 저장하여 수용하고, 그 때 용탕을 보온하기 위한 것이며, 상기 용탕조(13)에 대해 용탕(m0)을 도출할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 상기 용탕조(13)는 용탕(m1)을 저장하기 위한 것으로서, 상기 용탕조(13)의 한 측면에 형성된 인출구(13a)로부터 용탕(m1)이 주조 롤부(20)에 의해 인출되도록 구성되어 있다.

또한, 상기 용탕조(13)는 그 바닥부가 수평면에 평행해도 좋지만, 수평면에 대해 소정 각도로 경사져 있는 것이 바람직하다. 도 1에서, 수평면에 대해 용탕조(13)의 바닥부와 이루는 각도(β)는 0∼45°로 할 수 있다. 보다 바람직한 각도는 5∼30°이 다. 상기 용탕조(13) 바닥부의 수평면과 이루는 각도를 이 범위로 함으로써 주조한 판재 표면에 리플 마크 등의 이상을 발생시키지 않고, 안정적으로 판재를 주조할 수 있다.

(주조 롤부)

주조 롤부(20)는 전(前) 공정에서 공급된 마그네슘계 금속 용탕을 소정 온도로 쌍롤 사이에서 판재로 주조하는 기구이다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이 주조 롤부(20)는 용탕(m1)에 대해 상하에서 압력을 가하고, 압연 가능한 소정 두께 및 온도의 판재(m2)로 성형하기 위한 것으로서, 용탕조(13)의 인출구(13a)로부터 인출한 용탕(m1)을 적어도 한쌍의 롤, 즉 회전 동작 상태의 주조 상부롤(21)과 주조 하부 롤(22)로 구성되어 있다.

상기 마그네슘계 금속 박판 제조장치(1)의 주요부인 주조 롤부(20)의 구성에 대해 도 4를 이용하여 자세히 설명한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 가대(201)상에 2개의 지주(202, 208)가 고정 설치되어 있다. 상기 지주(202)에는 경사판(203)이 한 단부를 중심으로 경사 이동 가능하게 장착되고, 도 1에 도시한 롤각(α)이 핸들 나사(206)의 회동에 의해 조절 가능하게 구성되어 있다. 즉, 핸들 나사(206)의 조작에 의해 경사판(203)을 경사 이동시킬 수 있고, 이에 의해 롤각(α)이 변화하도록 구성되어 있다.

또한, 경사판(203)의 상부에는 주조 상부롤의 높이 조정부(207)가 설치되어 있다. 상기 높이 조정부(207)는 주조 상부롤(21)을 축지지하는 베어링부(204)와 연결되어 있다. 상기 베어링부(204)는 레일부(205)를 통해 상기 경사판(203) 위를 이동 가능 하게 구성되어 있다.

따라서, 상기 주조 상부롤의 높이 조정부(207)를 조작함으로써 베어링부(204)가 경사판(203)위를 슬라이드하여 상하로 이동하고, 주조 상부롤(21)과 주조 하부 롤(22)의 간격이 조정되어, 주조시의 판재에 인가하는 하중이 결정된다.

또한, 상기 지주(208)는 베어링부(209)를 통해 주조 하부 롤(22)을 축지지하고 있다. 상기 주조 하부 롤(22)은 용탕조(13)의 용탕 인출구에 근접하여 배치되고, 용탕조(13)에 저장된 용탕이 주조 하부 롤(22)의 롤 표면에 부착되고, 그 회전력에 의해 용탕조(13)로부터 외부로 인출되도록 구성되어 있다.

또한, 상기 주조 하부롤(22) 및 주조 상부롤(21)이 가장 근접하는 위치에서, 상기 주조 하부롤(22) 및 주조 상부롤(21)의 양 단면에 슬라이딩 접속하도록 한쌍의 사이드댐(212)이 배치되어 있고, 주조 하부롤(22) 및 주조 상부롤(21) 사이에 공급된 용탕의, 이들 롤 단면으로부터의 누출을 저지하도록 되어 있다.

상기 주조 상부롤(21) 및 주조 하부롤(22)에는 각각 도시하지 않은 회전 구동부가 연결되어 있고, 도 1에 도시한 화살표로 나타내는 방향으로 소정 회전 속도로 회전 동작하도록 구성되어 있다. 이에 의해 주조 하부롤(22)의 회전력에 의해 용탕조(13)의 외부로 인출된 용탕은 주조 상부롤(21)에 의해 그 응고면이 위에서 눌려지고, 즉 압하되어 성형된다. 이때 인가하는 하중으로서는 롤의 폭 방향 단위 길이당 0.01∼1.0kN/mm의 범위가 바람직하다. 롤의 폭방향 단위 길이당 하중이 상기 범위를 하회한 경우, 연속되는 판재의 형성이 곤란할 뿐만 아니라 생성하는 판재의 표면도 조면화되어 바람직하지 않다. 한편, 롤의 폭방향 단위 길이당 하중이 상기 범위를 상회한 경우, 성형 후의 판재의 중심부에서 박리 등의 결함이 발생하여 바람직하지 않다.

또한, 상기 주조 상부롤(21) 및 주조 하부롤(22)에는 각각 호스(210, 211)가 접속되어 있고, 물이나 기름 등의 열매체가 호스를 통과하여 각각의 롤 내에 공급되도록 구성되어 있다. 즉, 이 열 매체의 온도를 조정함으로써 각각의 롤 표면을 원하는 온도(주조되는 판재가 압연 롤부까지 형상을 유지하는 것이 가능한 온도가 되는 롤 표면 온도)로 냉각 또는 보온·가열하여 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써 주조 후의 판재의 주조 하부 롤측 표면이 응고되어 있고, 한편, 주조 상부롤측 표면이 미응고 상태의 판재를 제작할 수도 있고, 양 표면이 응고되고, 중심부가 미응고의 상태의 판재를 주조할 수도 있다.

상기 성형 롤(21) 및 주조 하부 롤(22)은 철기 합금 또는 구리 합금으로 형성할 수 있다.

상기 도 4의 주조 롤부(20)의 구성에서 주조 상부롤(21)과 주조 하부롤(22)이 이루는 각인 롤각(α)을 조정하는 수단으로서 핸들 나사(206)의 회동을 채용한 예를 나타냈지만, 이를 대신하여 유압 장치에 의한 구동 기구를 채용할 수 있다. 또한, 주조 상부롤(21)과 주조 하부롤(22)의 틈을 조정하는 수단인 주조 상부롤 높이 조정부(207)로서는 스프링재와 볼트 너트 장치를 조합하는 것에 의한 조정 기구라도 좋고, 유압 장치와 같은 공지된 조정 기구를 채용할 수도 있다.

(반송부)

판재 반송부(30)는 전 공정에서 성형된 마그네슘계 금속 판재를 다음 공정인 압연롤부(40)로 반송하는 기구이다. 즉, 도 1에 도시한 본 실시형태의 장치에서는 상기 주조롤부(20)와 압연롤부(40) 사이에 상기 주조롤부(20)에 의해 형성된 판재(m2)를 압연롤부(40)로 반송하기 위한 롤러 컨베이어와 같은 반송장치(31)가 배치되어 있다.

이 공정에서는 판재를 단지 반송할 뿐만 아니라 주조 후의 비교적 고온으로 되어 있는 판재를 압연에 적합한 온도로 제어하는 온도 관리 수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 상기 반송장치(31)에 근접하여, 또는 이 반송장치에 조립하여 히터와 같은 가열장치 또는 냉각장치를 배치하는 것이 바람직하다.

(압연롤부)

압연롤부(40)는 전 공정에서 반송되어 온 주조 금속 판재를 소정 두께의 박판으로 압연 성형하는 공정이다. 즉, 도 1의 본 실시형태인 도 1에 도시한 바와 같이, 압연롤부(40)는 판재(m2)를 압연하여 마그네슘계 금속 박판(m3)을 형성하는 것으로서, 회전 동작 상태의 적어도 한쌍의 롤(41, 42)에 의해 판재(m2)에 상하에서 압력을 가함으로써 압연하도록 구성되어 있다. 또한, 이 압연 롤에는 도시하지 않은 온도 조정기구가 부설되어 있고, 롤 온도를 임의로 조정 가능하게 되어 있다.

(가공부)

가공부(50)는 상기 압연롤부(40)에서 압연 성형된 박판을 소요의 형상으로 가공하기 위한 기구이며, 세단, 장척 감기, 형발, 프레스 성형 등, 금속 박판에 실시할 수 있는 어떤 성형수단이나 적용할 수 있다.

도 1에서는 상기 가공부(50) 기구로서 판재의 절단 기구를 적용한 예를 도시하고 있다. 즉, 도 1에서 압연롤부(40)에서 압연되어 소정 판두께로 형성된 마그네슘계 금속 박판(m3)은 지지대(53)상에서 절단날(51)에 의해 소정 길이로 절단되고, 박판 재 치대(52)상에 재치되도록 되어 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 장치에 의해 마그네슘계 금속 판형상 성형체를 마그네슘계 금속의 용탕에서 일관된 공정으로, 또 고속으로 제조할 수 있다. 이와 같은 본 발명에서 가장 중요한 공정은 주조롤부(20)의 온도 관리 공정이며, 이 공정에서 온도가 높은 경우에는 주조 후의 판재에서 금속 조직중에 액상이 잔존하여 강도가 불충분하므로 반송부에서 파단을 생기게 하기 쉽다. 또한, 주조 롤부의 온도가 낮은 경우에는 용탕 인출구(14)의 용탕의 점도가 높아지므로 막힘을 생기게 하여 주조가 불가능해질 우려가 크다. 이 때문에 용탕 공급부(10)로부터 주조 롤부(20)에 이르는 과정에서 용탕을 급냉하는 장치 공정이 중요하다.

한편, 주조 롤에 의해 주조된 판재는 그 후의 반송장치에서 형상을 유지할 정도의 강도일 필요가 있지만, 100% 응고될 필요는 없고, 오히려 완전히 응고하지 않는 쪽이 그 후의 압연 공정에서 압연되기 쉬워 바람직하다.

(본 실시형태의 제조장치의 작용 효과)

상기 본 실시형태의 장치에 의하면 통상 알루미늄 등의 경금속의 주조 압연에서는 주조 압연한 판재가 롤 표면에 결착하여 박리하기 어렵고, 결함이 있는 표면이 되기 쉽다. 이 때문에 카본 등의 분체로 이루어진 이형제를 롤 표면에 산포하여 주조 압연한 판재가 롤 표면에서 용이하게 박리되도록 하고 있다. 그러나, 카본과 같은 이형제를 부착시키면 제조한 판재 표면에 카본이 잔존하여 판재의 외관을 악화시킬 뿐만 아니라 카본을 롤 표면에 부착시키고, 또 주조 후의 판재 표면에서 카본을 제거하는 공정이 필요해져 작업성이 저하한다. 또한, 이 이형제에 의해 주조 후의 판재 표면의 카본이 열전달을 저해하고, 냉각 스피드가 저하하므로 박판의 제조 효율이 저하하는 문제가 발생한다.

마그네슘을 대상으로 한 상기 주조 압연에 의한 판재의 제조에서는 이와 같은 카본 이형제를 필요로 하지 않고 제조할 수 있으므로, 표면 평활성이 우수한 판재를 주조할 수 있고, 작업성이 우수할 뿐만 아니라 제조 비용도 저하되고, 우수한 품질의 제품의 제조가 가능해진다.

또한, 본 실시형태의 제조장치에 의하면 종래 경금속의 주조 압연에 의한 판재의 제조 속도는 2∼5m/min 정도이었지만, 이상에 설명한 본 발명의 실시형태의 장치에 의하면 5m/min을 초과하는 속도로 판재를 제조할 수 있다.

[용탕 공급부의 변형예]

상기 도 1의 실시형태의 용탕 공급부에서는 용탕 공급통(12)을 이용하여 도가니(11)로부터 용탕조(13)로 마그네슘계 금속 용탕을 공급하는 장치를 채용한 예를 설명하였지만, 이와 같은 구조의 장치를 대신하여 도 2 및 도 3에 도시한 구조의 용탕 공급장치를 이용할 수 있다. 도 2 및 도 3에서 도 1과 동일한 기능을 가진 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 상세한 설명은 생략한다.

도 2의 용탕조(13)는 용탕 공급구로부터 용탕 인출구(14)에 이르는 경로에서 덮개부(16)가 덮여 설치되어 있고, 그 사이의 온도 저하를 방지하여 온도 제어를 용이하게 할 수 있다. 또한 용이하게 하도록 되어 있다. 또한, 용탕조(13) 주위에 가열장치 또는 냉각장치 등의 온도 제어장치를 배치하고, 주조 롤부(20)에 공급되는 용탕의 온도를 제어할 수 있다.

도가니(11)로부터 용탕조(13)에 마그네슘 용탕을 공급할 때, 용탕이 정류되어 주조롤부에 도입되는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 도 3에 도시한 바와 같이 롤형의 용탕 공급부재(15)를 이용하여 도가니(11)로부터의 용탕을 한번 이 용탕 공급부재(15)에 주입하고, 용탕을 정류하면서 용탕조(13)로 이행하도록 배치하는 것이 바람직하다.

[주조롤의 변형예]

상기 실시형태에서는 주조용 롤로서 동일한 직경을 가진 2개의 롤을 이용한 예를 나타냈지만, 상기 2개의 롤의 직경은 반드시 동일하지 않아도 좋다. 그 예를 도 5에 도시한다. 도 5는 본 실시형태의 주조롤 부분의 개략도이다. 도 5에서 도면부호 “21”은 주조 상부롤이며, “22”는 주조 하부롤이다. 상기 롤에서 주조 상부롤(21)의 직경이 주조 하부롤(22)보다 소직경으로 되어 있다. 이와 같은 주조롤 부분의 구조에서 용탕(m1)은 주조 하부롤(22)과 주조 상부롤(21) 사이에 공급되지만, 용탕(m1)을 상기 롤 사이에 안정적으로 공급하기 위해 주조 하부롤(22)과 접촉하여 언판(堰板)(16)을 설치함으로써 실현할 수 있다. 도 5의 기구에서 주조 상부롤(21) 및 주조 하부롤(22)의 양 단부에 도시하지 않은 사이드댐을 설치하는 것이 바람직한 것은 상기 도 4에 도시한 바와 같다.

[반송장치의 변형예]

상기 도 1 실시형태에서는 반송장치(31)로서 롤러 컨베이어의 예를 도시하였지만, 상기 롤러 컨베이어를 대신하여 컨베이어 벨트와 같은 반송장치(32)를 채용할 수 있다. 즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 도시하지 않은 회전 구동장치에 의해 구동되는 한쌍의 롤러(33, 34)에 벨트(32)를 팽팽하게 걸고, 그 위에 판재를 얹어 설치하여 반송하는 것이다. 이 장치에 의하면 롤러 컨베이어와 비교하여 보다 원활한 반송이 가능해지고, 반송 과정에서 판재가 파괴될 우려가 감소한다. 또한, 도 6에서는 반송되는 판재(m2)의 하면에 벨트 컨베이어(32)를 배치한 예를 도시하였지만, 판재(m2)의 하면 및 상면에 벨트 컨베이어를 판재를 끼우도록 배치할 수도 있다. 이에 의하면 판재(m2)가 파손될 우려가 없는 반송이 가능해진다. 또한, 벨트 컨베이어에 의해 열확산이 차단되므로 온도 관리가 용이해지는 이점도 있다.

또한, 도 6에서 “35” 및 “36”은 가열장치 또는 냉각장치와 같은 온도 제어장치이며, 판재(m2)의 온도를 제어함으로써 압연 롤부(40)의 판재의 온도를 정밀하게 제어하는 것을 가능하게 하고, 품질이 좋은 박판의 제조를 가능하게 한다.

[제조장치의 다른 변형예]

또한, 상기 실시형태의 장치에서는 마그네슘의 주조·압연을 일관된 공정에 의해 실시하는 예를 나타냈지만, 주조 후의 판재를 후공정의 압연 공정에 연속적으로 반송하지 않고, 일단 롤에 감은 후, 다시 가열하고 압연을 실시할 수도 있다. 이와 같은 수단에 의하면 생산 조정 등에서 보다 유연하게 제조를 실시할 수 있다.

[제조방법]

이상과 같이 도 1에 도시한 구성을 구비한 마그네슘계 금속 박판 제조장치(1)를 이용한 마그네슘계 금속 박판의 제조는 다음과 같이 실시된다.

미리 준비 공정으로서 핸들 나사(206)의 조정 조작에 의해 롤각(α)이 소정 각도로 설정된다. 또한, 주조 상부롤의 높이 조정부(207)의 조정 조작에 의해 주조 상부 롤(21)과 주조 하부롤(22)의 사이(압연되는 판재의 두께)가 소정 거리(간격)로 설정된다. 그리고, 상기 설정에 맞춰 주조롤부(20)의 롤 표면도 소정 온도로 이루어진다.

계속해서, 제조 공정으로서 우선 도가니(11)에서 용융된 마그네슘계 금속이 용탕(m0)으로서 준비된다. 그리고, 도가니(11) 내의 용탕(m0)은 용탕 공급통(12) 상에 흐르고, 정류되어 주조 가능한 소정 온도까지 냉각되어 용탕조(3) 내에 용탕(m1)으로서 도입된다.

그리고, 용탕(m1)은 높이(h2)까지 용탕조(3) 내로 공급되고, 그 후 인출구(14)로부터 회전 동작 상태의 주조 상부롤(21) 및 주조 하부롤(22)에 의해 압접되면서 용탕조(13)의 외부로 나가 판재(m2)로서 성형된다. 이때, 적어도 한쌍의 롤 표면의 온도 조정에 의해 판재(m2)는 압연 가능한 온도로 조정된다.

상기 판재(m2)는 롤러 컨베이어(31)에 의해 압연 롤부(40)로 반송되고, 압연상부롤(41) 및 압연 하부롤(42)에 의해 상하로부터 압력이 가해지고, 압연되어 마그네슘계 금속박판(m3)으로서 성형된다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 일실시형태에서는 주조 공정(주조롤부(20)에 의한 공정)으로 성형된 마그네슘계 금속의 판재를 압연 가능한 온도 상태로 성형, 도출함으로써 그대로 온간 압연 처리를 실시할 수 있고, 마그네슘계 금속의 박판을 성형할 수 있다.

또한, 압연 가능한 온도 설정을 판재의 두께에 맞춰 실시할 수 있으므로 여러가지 두께의 박판의 성형에 대응할 수 있다.

또한, 압연 처리 공정에서는 다시 열에너지를 생성할 필요(장치, 공정의 필요) 가 없어 장치 비용을 억제할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다.

[변형예]

계속해서, 상기 주조롤부(20)의 변형예를 도 7에 기초하여 설명한다. 그외 구성은 도 1과 동일하므로 도 1과 동일한 부호로 나타내고, 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 주조롤부(20)는 가대(61)상에 주조 상부롤(21), 주조 하부롤(22), 기어드모터(62)를 구비하고 있다. 상기 주조 상부 롤(21)은 가대(61)상에 회전 가능하게 고정 배치되어 있다.

또한, 상기 주조 하부롤(22)은 용탕조(13)의 인출구(14)에 장착되어 있고, 주조 하부롤(22)과 용탕조(13)는 기어드모터(62)의 구동에 의해 가대(61)상을 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 주조 상부롤(21) 및 주조 하부롤(22)에는 도시하지 않은 온도 조정 기능이 구비되어 있다.

상기 주조 롤부(20)에서는 마그네슘계 금속 박판 제조의 준비 공정으로서 기어드 모터(62)의 구동에 의해 가대(61)상의 임의의 위치에 주조 하부 롤(22) 및 용탕조(13)를 이동시킨다. 즉, 주조 하부 롤(22)(및 용탕조(13))의 이동에 의해 주조 하부 롤(22)과 주조 상부롤(21)의 간격을 가변할 수 있고, 또 주조 하부롤(22)과 주조 상부롤(21)이 이루는 각도, 즉 롤러 각도(α)를 가변할 수 있다.

(실시예)

(실시예 1)

도 1에 도시한 장치를 이용하여 마그네슘 합금(조성 AM 60)을 640℃에서 용해하고, 롤 직경 300㎜의 구리 합금제의 한쌍의 주조 상부롤(21) 및 주조 하부롤(22)을 이 용하여 상기 롤 사이의 갭을 2mm로 하고, 롤 주속 40m/min, 롤 폭방향 단위길이당 하중 0.6kN/mm으로 주조하였다. 주조용 롤에 도입될 때의 용탕의 온도는 612 ℃이었다. 주조된 판재를 컨베이어 벨트 반송장치를 이용하여 반송하고, 압연롤로 압연하여 판두께 2.5mm의 마그네슘 합금 판재를 얻었다. 그 표면에는 리플마크나 층간박리, 중심선 편석(偏析), 또는 표면 거칠기도 없이 평활한 표면을 갖고 있다.

(비교예 1)

비교하기 위해, 주조용 롤에 공급되는 용탕의 온도를 660 ℃로 한 것 이외에는 상기 방법과 동일하게 하여 주조 및 압연을 실시하였다. 그 결과, 빈번히 판재의 파단이 생겨 연속해서 조업하는 것은 불가능하였다.

도 1은 마그네슘계 금속 박판 제조장치의 전체 구성을 도시한 개략 단면도,

도 2는 본 발명의 제조장치의 용탕 공급부의 다른 예를 도시한 부분 개략 단면도,

도 3은 본 발명의 제조장치의 용탕 공급부에서 용탕 공급부재를 이용한 예를 도시한 개략 단면도,

도 4는 도 1의 주요부가 되는 주조 롤부의 측면도,

도 5는 본 발명의 다른 실시형태인 주조 롤부의 개념도,

도 6은 본 발명의 제조장치의 반송부의 다른 예를 도시한 부분 개념도, 및

도 7은 주조 롤부의 다른 형태를 도시한 마그네슘계 금속 박판 제조장치의 개념도이다.

Claims

용융한 마그네슘계 금속을 한쌍 이상의 제 1 롤 사이에 공급하고, 소정 두께의 판재로 주조하는 주조 공정, 및

상기 주조된 판재를 한쌍 이상의 제 2 롤에 의해 압력을 가하고, 압연하여 소정 두께의 마그네슘계 금속 박판을 제조하는 압연 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘계 금속 박판의 제조 방법에 있어서,

상기 주조 공정 직전의 용융 마그네슘계 금속은 상기 마그네슘계 금속에서 고상이 차지하는 비율이 10중량% 이하가 되는 온도 내지 상기 마그네슘계 금속의 용융 온도보다 40℃ 높은 온도 범위에 있는 것을 특징으로 하는 마그네슘계 금속 박판의 제조방법.
용융한 마그네슘계 금속을 상기 마그네슘계 금속에서 고상이 차지하는 비율이 10중량% 이하가 되는 온도 내지 상기 마그네슘계 금속의 용융 온도보다 40℃ 높은 온도 범위에서 한쌍 이상의 제 1 롤 사이에 공급하여 압력을 가하고, 소정 온도로 응고된 판재로 주조하기 위한 주조 롤부, 및

상기 주조된 판재에 한쌍 이상의 제 2 롤에 의해 압력을 가하고, 압연하여 소정 두께의 마그네슘계 금속 박판을 제조하기 위한 압연 롤부를 구비하는 것을 특징으로 하는 마그네슘계 금속 박판의 제조장치.