KR20090067574A - A casting equipment for continuous strip and continuous casting method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 은 종래 기술에 의한 판재 연속 주조장치의 구성을 보인 개략도.1 is a schematic view showing the configuration of a plate continuous casting apparatus according to the prior art.
도 2 는 본 발명에 의한 판재 연속 주조장치의 구성을 보인 사시도.Figure 2 is a perspective view showing the configuration of a plate continuous casting apparatus according to the present invention.
도 3 은 본 발명에 의한 판재 연속 주조장치의 요부를 나타내는 용탕주입수단과 롤러의 모습을 보인 개략도.Figure 3 is a schematic view showing the state of the molten metal injection means and the roller showing the main part of the continuous plate casting apparatus according to the present invention.
도 4 는 본 발명에 의한 판재 연속 주조장치의 요부를 구성하는 용탕주입수단과 롤러의 다른 실시예의 모습을 보인 개략도.Figure 4 is a schematic view showing another embodiment of the molten metal injection means and the roller constituting the main portion of the plate continuous casting apparatus according to the present invention.
도 5 는 본 발명에 의한 판재 연속 주조장치를 이용한 판재 연속 주조방법을 나타낸 순서도.Figure 5 is a flow chart showing a plate continuous casting method using a plate continuous casting apparatus according to the present invention.
도 6 은 본 발명에 의한 판재 연속 주조장치를 이용한 판재 연속 주조방법의 실시예 및 비교예의 구성도.6 is a configuration diagram of an embodiment and a comparative example of a plate continuous casting method using a plate continuous casting apparatus according to the present invention.
도 7 은 도 6을 이용하여 제조된 판재의 표면상태를 나타낸 비교 사진.7 is a comparison photograph showing the surface state of the plate produced using FIG.
도 8 은 본 발명에 의한 판재 연속 주조장치에서 롤러의 회전 속도 변화시 고액계면상태를 보인 실험결과.8 is an experimental result showing a solid-liquid interface state when the rotational speed of the roller in the continuous plate casting apparatus according to the present invention.
도 9 는 본 발명에 의한 판재 연속 주조장치에서 롤러에 제공되는 냉각수의 양을 변화시에 판재의 표면상태를 나타낸 사진.Figure 9 is a photograph showing the surface state of the plate when the amount of cooling water provided to the roller in the plate continuous casting apparatus according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100. 판재 연속 주조장치 120. 압연수단100. Sheet
122. 프레임 124. 롤러122.Frame 124.Roller
125. 냉각수로 140. 제어수단125.
142. 조작버튼 144. 표시창142. Operation Buttons 144. Display
160. 용해로 180. 용탕주입수단160.
182. 턴디쉬 184. 노즐182.Tundish 184.Nozzle
186. 주입구 A . 교차각186. Inlet A. Cross angle
P . 판재 S100. 주입수단설치단계 P. Plate S100. Injection unit installation stage
S200. 롤러회전단계 S300. 용탕공급단계S200. Roller rotation step S300. Molten Supply Step
S400. 용탕주입단계 S500. 용탕응고단계S400. Melt injection step S500. Molten solidification stage
S600. 판재인출단계S600. Plate Withdrawal Step
본 발명은 판재 연속 주조장치 및 이를 이용한 판재 연속 주조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄 및 마그네슘을 연속 주조시에 고액계면을 비대칭으로 제어하여 표면 균열이 감소하도록 한 판재 연속 주조장치 및 이를 이용한 판재 연속 주조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plate continuous casting apparatus and a plate continuous casting method using the same, and more particularly, a continuous plate casting apparatus for controlling the liquid-liquid interface asymmetrically to reduce the surface cracks during continuous casting of aluminum and magnesium and using the same It relates to a sheet continuous casting method.
일반적으로 알루미늄 또는 마그네슘 합금을 판재 상태로 제조하기 위해서는, 인고트 주조, 균질화처리, 면삭, 열간압연, 냉간압연, 중간열처리, 냉간압연등의 다단계 공정을 거치게 된다.In general, in order to manufacture the aluminum or magnesium alloy in a plate state, it is subjected to a multi-step process, such as ingot casting, homogenization treatment, face grinding, hot rolling, cold rolling, intermediate heat treatment, cold rolling.
이로 인하여 소재의 공정단가가 매우 높은 문제점이 발생된다.This causes a very high process cost of the material.
특히 마그네슘(Mg) 함량이 합금의 중량 100wt%에 대비하여 2wt%보다 많은 Al-Mg합금이나 마그네슘 합금은 압연성이 낮아 열간 및 냉간 압연시에 중간 열처리공정으로 추가로 요구된다.In particular, the Al-Mg alloy or magnesium alloy having a magnesium content of more than 2wt% compared to 100wt% of the alloy has a low rolling property and is additionally required as an intermediate heat treatment process during hot and cold rolling.
따라서 많은 공정단계가 요구되며 인고트로부터 두께 5mm이하로 압연할 경우 공정단가가 매우 높다. Therefore, many process steps are required and the process cost is very high when rolling in thickness less than 5mm from the ingot.
이러한 공정 단가를 낮출 수 있는 방법으로 박판연속주조법이 개발되었다. 지금까지 박판연속주조법은 순알루미늄 계열의 박판 생산에 주로 사용되어 왔으나 최근 고강도 알루미늄 합금이나 마그네슘합금에 대한 판재 수요가 증가함에 따라 박판주조법을 적용하여 저비용으로 생산하기 위한 연구가 진행되고 있다.The sheet continuous casting method was developed as a method to lower the process cost. Until now, sheet continuous casting has been mainly used for the production of pure aluminum based sheet. However, as the demand for sheet materials for high strength aluminum alloys and magnesium alloys increases, research is being conducted to produce the sheet at low cost by applying the sheet casting method.
특히 쌍롤식 박판주조법의 경우 박판 주조시 최종 주조재의 두께를 1~5mm까지 압축할 수 있고, 추가 압연공정비용이 매우 작기 때문에 박판을 생산하는 방법 중 가장 경제적인 것을 알려져 있다.In particular, in the case of twin-roll thin sheet casting method, the thickness of the final casting material during the thin plate casting can be compressed to 1 to 5 mm, and since the additional rolling process cost is very small, it is known to be the most economical method of producing the thin plate.
일반적인 쌍롤식 박판주조기의 경우 턴디쉬에 부어진 용탕이 상하대칭인 노즐부를 거쳐 냉각롤 사이에 공급되도록 함으로써 용탕의 응고와 동시에 판재의 형태가 되도록 주조하게 된다.In the case of a general twin-roll type sheet casting machine, the molten metal poured into the tundish is supplied between the cooling rolls through the nozzle part of the upper and lower symmetry to be cast so as to solidify the molten metal and form a sheet at the same time.
즉, 대한민국 특허청 등록특허 제0757586호에는 알루미늄-마그네슘 합금판재의 연속주조방법이 개시되어 있다.That is, Korean Patent Application No. 0757586 discloses a continuous casting method of aluminum-magnesium alloy plate material.
도 1을 참조하여 간략히 살펴보면, 동일한 지름의 쌍롤(10)이 구비되고, 쌍롤(10) 좌측에는 용탕 제조를 위한 용해로 및 도가니(13)와 상기 도가니(13)로부터 제공되는 용탕을 수용하여 쌍롤(10)의 입구로 안내하는 턴디쉬(14)를 포함하여 구성된다.Referring to Figure 1 briefly, a pair of
상기 쌍롤(10)은 서로 반대방향으로 회전하여 용탕을 우측 방향으로 안내하게 되며, 이때 용탕은 쌍롤(10)이 서로 이격된 거리와 대응되는 두께로 압연되어 판재(12)를 형성하게 된다.The pair of
상기 턴디쉬(14)는 용탕의 열에 의해 녹지 않도록 구성되며, 턴디쉬(14)의 우측단에는 노즐(15)이 구비된다. 상기 노즐(15)은 쌍롤(10)이 형성하는 좌측 외관 형상과 대응되는 형상을 가지며, 중앙을 기준으로 상/하 대칭되도록 형성된다.The tundish 14 is configured not to be melted by the heat of the molten metal, and the
그러나 상기와 같이 구성되는 연속주조방법에는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the continuous casting method configured as described above has the following problems.
실제 박판주조시의 용탕과 롤이 접촉되는 길이가 50mm 내외로서 매우 짧은 시간에 이루어지며, 특히 합금원소를 많이 함유하여 넓은 범위의 고액공존온도구간을 가지는 합금 용탕인 경우 건전한 판재를 얻을 수 있는 공정조건을 찾는 데에는 어려움이 있다.When the molten metal is in contact with the roll during thin plate casting, the length of contact is about 50mm, and it is made in a very short time.In particular, in the case of an alloy molten metal having a large range of liquid-liquid coexistence temperature ranges containing a lot of alloying elements, a healthy plate can be obtained. There is a difficulty in finding the condition.
특히 박판주조시 롤 입구부에서 주조되는 판재의 고액계면의 형태에 따라 내부 편석이 매우 심해지는 경우도 있고, 박판 주조시 롤과 접촉하는 용탕의 응고가 불균일하게 진행되어 미세크랙이 발생되며, 반응고 상태에서 응력이 가해지게 되면 결정립계를 따라 균열이 전파되어 결국에는 표면 또는 판의 모서리부에 많은 균열이 발생되는 현상이 나타난다.In particular, the inner segregation may be very severe depending on the shape of the solid-liquid interface of the plate cast at the roll inlet during sheet casting, and during the sheet casting, the solidification of the molten metal in contact with the roll is unevenly progressed to generate fine cracks. When stress is applied in a high state, cracks propagate along grain boundaries, and eventually many cracks are generated at the edges of the surface or the plate.
또한, 상기한 문제점은 판재의 불량을 야기하게 되며, 이러한 문제점을 해결하기 위해 안정한 공정조건을 찾기 위해서는 장치설계 및 추가적인 공정제어장치가 요구되어 투자비가 증가하게 되는 문제점이 있다.In addition, the above problems cause a defect of the plate, and in order to find a stable process condition in order to solve this problem, there is a problem that the investment cost is increased because the device design and additional process control device is required.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 알루미늄 및 마그네슘을 연속 주조시에 고액계면이 비대칭 형상이 되도록 제어 가능한 판재 연속 주조장치 및 이를 이용한 판재 연속 주조방법에 관한 것이다.An object of the present invention for solving the above problems, and relates to a plate continuous casting apparatus and a plate continuous casting method using the same controllable so that the solid-liquid interface is asymmetrical shape during continuous casting of aluminum and magnesium.
본 발명의 다른 목적은, 고액계면을 비대칭 형상으로 제어하여 표면균열 등의 결함이 최소화되도록 한 판재 연속 주조장치 및 이를 이용한 판재 연속 주조방법에 관한 것이다.Another object of the present invention is to control the solid-liquid interface in an asymmetrical shape to a plate continuous casting apparatus to minimize defects such as surface cracking and plate continuous casting method using the same.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 판재 연속 주조장치는, 한 쌍의 회전하는 롤러가 구비되어 용탕에 압력을 가하는 압연수단과, 상기 압연수단의 동작을 제어하기 위한 제어수단과, 재료에 열을 가하여 용탕을 형성하는 용해로와, 상기 용해로로부터 용탕을 제공받아 상기 압연수단으로 용탕을 주입하는 용탕주입수단을 포함하여 구성되며, 상기 용탕주입수단은 한 쌍의 롤러 중 상측에 위치한 롤러와 하측에 위치한 롤러에 서로 다른 접촉면적을 갖도록 설치되는 것을 특징으로 한다.Plate continuous casting apparatus according to the present invention for achieving the above object is provided with a pair of rotating rollers for applying pressure to the molten metal, control means for controlling the operation of the rolling means; And a molten metal furnace for forming a molten metal by applying heat to the material, and a molten metal injection means for receiving molten metal from the molten metal and injecting the molten metal into the rolling means. And it is characterized in that it is installed to have a different contact area on the roller located on the lower side.
상기 용탕주입수단은, 상기 용탕이 일시적으로 보관되는 턴디쉬와, 상기 턴디쉬에 보관된 용탕을 상기 압연수단으로 안내하는 노즐을 포함하여 구성되며, 상 기 노즐 일측에는, 천공 형성되고, 내부 바닥면은 상기 롤러의 접선과 평행하게 형성되어 상기 압연수단으로 용탕의 이동 방향을 안내하는 주입구가 구비됨을 특징으로 한다.The molten metal injection means includes a tundish in which the molten metal is temporarily stored and a nozzle for guiding the molten metal stored in the tundish to the rolling means. The surface is formed in parallel with the tangent of the roller is characterized in that the injection port for guiding the moving direction of the molten metal to the rolling means.
상기 노즐은, 중앙을 기준으로 상/하부의 단면 형상이 비대칭인 것을 특징으로 한다.The nozzle has an asymmetrical cross-sectional shape of the upper and lower parts with respect to the center.
상기 노즐의 단부 외형은, 상기 한 쌍의 롤러가 형성하는 외형의 일부와 대응되는 것을 특징으로 한다.The end contour of the nozzle corresponds to a part of the contour formed by the pair of rollers.
상기 노즐의 연장선은 상기 한 쌍 롤러의 회전중심을 이은 선분과 예각 또는 둔각을 이루는 것을 특징으로 한다.The extension line of the nozzle is characterized by forming an acute angle or an obtuse angle with a line segment following the rotation center of the pair of rollers.
본 발명에 의한 판재 연속 주조장치는, 한 쌍의 회전하는 롤러가 구비되어 용탕에 압력을 가하는 압연수단과, 상기 압연수단의 동작을 제어하기 위한 제어수단과, 재료에 열을 가하여 용탕을 형성하는 용해로와, 상기 용해로로부터 용탕을 제공받아 상기 압연수단으로 용탕을 주입하는 용탕주입수단을 포함하여 구성되며, 상기 한 쌍의 롤러는 서로 다른 회전속도로 회전하여 비대칭 형상의 고액계면을 형성하는 것을 특징으로 한다.Sheet continuous casting apparatus according to the present invention is provided with a pair of rotating rollers for applying pressure to the molten metal, control means for controlling the operation of the rolling means, and applying heat to the material to form the molten metal And a molten metal injection means for receiving the molten metal from the melting furnace and injecting the molten metal into the rolling means, wherein the pair of rollers rotate at different rotational speeds to form an asymmetric solid-liquid interface. It is done.
본 발명에 의한 판재 연속주조장치를 이용한 판재 연속 주조방법은 한 쌍의 롤러와 용탕주입수단 일측에서 용탕을 안내하는 비대칭 형상의 노즐이 서로 접하도록 설치하는 주입수단설치단계와, 상기 한 쌍의 롤러에 회전동력을 제공하여 서로 다른 방향으로 회전시키는 롤러회전단계와, 상기 용탕주입수단 내부에 용탕을 공급하는 용탕공급단계와, 상기 용탕주입수단에 공급된 용탕을 한 쌍의 롤러 사이에 주 입하는 용탕주입단계와, 상기 한 쌍의 롤러 사이에 주입된 용탕이 가압 및 응고되는 용탕응고단계와, 상기 한 쌍의 롤러에 의해 응고되어 형성된 판재를 인출하는 판재인출단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Sheet continuous casting method using a plate continuous casting apparatus according to the present invention is a pair of rollers and the injection means installation step of installing the asymmetrical nozzle for guiding the melt from one side of the molten metal injection means contact with each other, and the pair of rollers A roller rotation step of providing rotational power to rotate in different directions, a molten metal supplying step of supplying molten metal into the molten metal injection means, and injecting the molten metal supplied to the molten metal between the pair of rollers; It is characterized in that it comprises a molten metal injection step, a molten metal solidification step in which the molten metal injected between the pair of rollers is pressed and solidified, and a sheet material extraction step for withdrawing the plate formed solidified by the pair of rollers.
상기 주입수단설치단계는, 상기 노즐에 구비된 주입구의 내부 바닥면이 하측의 롤러 접선과 일치하도록 하는 과정임을 특징으로 한다.The injection means installation step is characterized in that the inner bottom surface of the injection port provided in the nozzle to match the roller tangent of the lower side.
상기 롤러회전단계는, 상기 한 쌍의 롤러가 서로 다른 회전속도로 회전하도록 하는 과정임을 특징으로 한다.The roller rotating step is characterized in that the process of the roller to rotate at different rotational speeds.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 크랙 등의 불량이 감소하며 생산성이 향상되는 이점이 있다.According to this invention which has such a structure, there exists an advantage that the defects, such as a crack, reduce and productivity improves.
이하에서는 본 발명에 의한 판재 연속 주조장치(이하 '주조장치'라 칭함)의 구성을 첨부된 도 2를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a configuration of a plate continuous casting apparatus (hereinafter referred to as a 'casting apparatus') according to the present invention will be described with reference to FIG. 2.
도 2에는 본 발명에 의한 판재 연속 주조장치의 구성을 보인 사시도가 도시되어 있다.Figure 2 is a perspective view showing the configuration of a plate continuous casting apparatus according to the present invention.
도면과 같이 주조장치(100)는 용탕에 압력을 가하여 판재(도 3의 도면부호 P)를 성형하는 압연수단(120)과, 상기 압연수단(120)의 동작을 제어하기 위한 제어수단(140)과, 재료에 열을 가하여 용탕을 형성하는 용해로(160)와, 상기 용해로(160)로부터 용탕을 제공받아 상기 압연수단(120)으로 용탕을 주입하는 용탕주입수단(180)을 포함하여 구성된다.As shown in the drawing, the
상기 압연수단(120)은 프레임(122)에 의해 외관 대부분이 형성되고, 상기 프레임(122) 내측에는 동일한 크기 및 형상을 가진 한 쌍의 롤러(124)가 구비된다. 상기 롤러(124)는 회전동력을 제공받아 서로 다른 방향으로 회전함으로써 용탕을 압연하기 위한 것으로, 이격 거리가 조절 가능하도록 구성된다.The rolling means 120 is formed mostly by the
상기 롤러(124) 내부에는 냉각수로(125)가 구비된다. 상기 냉각수로(125)는 롤러(124)를 통해 상기 용탕의 열을 흡열하여 상기 용탕을 냉각하기 위한 구성으로, 방사상으로 다수개가 구비된다.The cooling
따라서, 상기 롤러(124)가 회전하면서 용탕을 압연하게 되면, 상기 롤러(124)가 냉각된 상태로 용탕과 접촉하도록 함으로써 용탕의 응고를 돕게 된다.Therefore, when the
그리고, 상기 롤러(124)의 우측단에는 동력모터(126)가 구비된다. 상기 동력모터(126)는 전원 인가시에 회전동력을 발생하는 것으로 상기 롤러(124)와 축결합되어 이러한 회전동력을 상기 롤러(124)에 제공하게 된다.A
상기 동력모터(126)는 상기 제어수단(140)과 전기적으로 연결된다. 그리고, 상기 제어수단(140)에는 압연수단(120)의 동작을 조작하기 위한 다수 조작버튼(142)과 상기 압연수단(120)의 동작상태를 나타내는 표시창(144)이 구비된다.The
따라서, 사용자는 상기 조작버튼(142)을 조작하여 압연수단(120)의 동작을 제어 가능하며, 상기 압연수단(120)의 동작 상태는 표시창(144)을 통해 확인 가능하게 된다.Therefore, the user can control the operation of the rolling means 120 by operating the
상기 압연수단(120)의 좌측에는 용해로(160)가 구비된다. 상기 용해로(160)는 압연수단(120)에 의해 제조 되어질 판재(P)의 최초 재료(고체 상태의 재료)를 가열하여 용융함으로써 용탕을 형성하는 것으로, 도시되진 않았지만 상기 용해로(160)의 내부에는 재료가 투입되는 도가니와, 투입된 재료에 열을 가하는 가열체 가 구비된다.The
상기 압연수단(120)의 좌측에는 본 발명의 요부 구성인 용탕주입수단(180)이 구비된다. 상기 용탕주입수단(180)은 용해로(160)로부터 용탕을 제공받아 상기 롤러(124) 사이로 용탕을 제공하기 위한 구성이다.The left side of the rolling means 120 is provided with a molten metal injection means 180 that is a main component of the present invention. The molten metal injection means 180 is configured to receive the molten metal from the
이하에서는 상기 용탕주입수단(180)의 상세 구성을 첨부된 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a detailed configuration of the molten metal injection means 180 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
도 3에는 본 발명에 의한 판재 연속 주조장치의 요부를 나타내는 용탕주입수단과 롤러의 모습을 보인 개략도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명에 의한 판재 연속 주조장치의 요부를 구성하는 용탕주입수단과 롤러의 다른 실시예의 모습을 보인 개략도가 도시되어 있다.Figure 3 is a schematic view showing the state of the molten metal injection means and the roller showing the main portion of the continuous plate casting apparatus according to the present invention, Figure 4 and the molten metal injection means constituting the main portion of the plate continuous casting apparatus according to the present invention; A schematic diagram showing the appearance of another embodiment of a roller is shown.
도면과 같이, 상기 용탕주입수단(180)은 우측 상부가 상방향으로 개구되고, 좌측단이 좌측으로 개구되며, 내부는 관과 같이 연통되어 용탕이 우측에서 좌측으로 이동하도록 안내하게 된다.As shown in the figure, the molten metal injection means 180 has an upper right opening, an left end opening to the left, and the inside communicates with the tube to guide the molten metal from right to left.
이를 위해 상기 용탕주입수단(180)은 용탕이 일시적으로 보관되는 턴디쉬(182)와, 상기 턴디쉬(182)에 보관된 용탕을 상기 압연수단(120)으로 안내하는 노즐(184)을 포함하여 구성된다.To this end, the molten metal injection means 180 includes a
상기 턴디쉬(182)는 내부에 용탕이 수용됨과 동시에 수용된 용탕이 좌측 방향으로 안내될 수 있도록 좌측단이 개구되며, 개구된 좌측단은 상기 노즐(184)의 우측단과 연통 형성된다.The
상기 노즐(184)은 턴디쉬(182)와 일체로 형성되며, 상기 턴디쉬(182)와 함께 고온의 용탕에 녹지 않는 재질로 형성된다.The
상기 노즐(184)의 내부에는 주입구(186)가 직사각형 종단면을 갖도록 좌/우로 천공 형성된다. 상기 주입구(186)는 턴디쉬(182) 내부에 보관된 용탕이 상기 노즐(184)을 통해 외부로 안내되도록 하는 것으로, 롤러(124)가 서로 이격된 거리보다 더 높게 형성되어 용탕주입시 용탕과 상부롤과의 접촉면적이 하부롤과 접촉면보다 크게 된다. The
또한 상기 턴디쉬(182) 내의 용탕의 수위는 상기 한 쌍의 롤러(124)이 서로 이격된 거리보다 높게 형성된다.In addition, the level of the molten metal in the
따라서, 상기 주입구(186)를 통해 이동한 용탕이 상기 롤러(124) 사이로 안내되면 롤러(124)는 용탕을 압연하게 된다.Therefore, when the molten metal moved through the
상기 노즐(184)의 좌측부 외관은 상기 한 쌍의 롤러(124)가 형성하는 우측 외관의 일부와 대응되는 형상을 가진다. 따라서, 상기 노즐(184)의 외관은 중앙을 기준으로 상/하부의 단면 형상이 비대칭을 이루며, 상기 한 쌍의 롤러(124) 사이로 노즐(184)이 접근하게 되면, 상기 노즐(184)의 외면은 한 쌍의 롤러(124)와 접촉하게 된다.The left exterior of the
보다 상세하게는 상기 노즐(184)의 좌측부 상면은 상기 한 쌍의 롤러(124) 중에서 상측에 위치한 롤러(124)의 외주면과 접촉하게 되고, 상기 노즐(184)의 좌측부 하면은 상기 한 쌍의 롤러(124) 중에서 하측에 위치한 롤러(124)의 외주면과 접촉하게 된다.More specifically, the upper surface of the left side of the
이때 상기 주입구(186)의 내부 바닥면으로부터 연장된 평면은 상기 한 쌍의 롤러(124) 중에서 하측에 위치한 롤러(124)의 접선을 포함하는 평면을 이루게 된다.In this case, the plane extending from the inner bottom surface of the
따라서, 상기 주입구(186)의 높이는 전술한 바와 같이 상기 한 쌍의 롤러(124)가 이격된 거리보다 높게 형성되므로, 상기 주입구(186)의 천장은 상측 롤러(124)의 하단부보다 상측에 위치하게 된다.Therefore, since the height of the
이것은 상기 한 쌍의 롤러(124)에 의해 용탕의 상/하 방향에서 가해지던 압하력을 상방향의 압하력에 집중시켜 판재(P)의 고액계면이 비대칭형상을 이루도록 바꾸어줌으로써 판재(P)의 표면에 균열이 발생하지 않도록 하기 위함이다.This concentrates the pressing force applied in the up / down direction of the molten metal by the pair of
이하 상기 용탕주입수단(180)의 다른 실시예의 구성을 첨부된 도 4를 참조하면, 상기 용탕주입수단(180)의 외형은 일 실시예의 구성과 대동소이하다. 다만 상기 롤러(124)와 노즐(184)의 접촉 구성이 상이하게 구성된다.Referring to FIG. 4, which is attached to the configuration of another embodiment of the molten metal injection means 180, the appearance of the molten metal injection means 180 is substantially the same as that of the embodiment. However, the contact configuration of the
즉, 일 실시예에서는 상기 한 쌍 롤러(124)의 회전 중심을 이은 선분과 노즐(184)의 연장선이 직교하도록 결합되어 있으나, 다른 실시예에서는 상기 한 쌍의 롤러(124)의 회전 중심을 이은 선분과 노즐(184)의 연장선이 이루는 교차각(A)은 예각 또는 둔각을 이룬다.That is, in one embodiment, the line segment connecting the center of rotation of the pair of
보다 상세하게는 상기 용탕주입수단(180)의 형상은 용탕의 보관 및 이송을 위해 일 실시예와 같이 지면에 대하여 수평을 이루지만, 상기 한 쌍의 롤러(124)는 각각의 중심선을 이은 선분이 지면에 대하여 기울어지도록 설치된다.More specifically, the shape of the molten metal injection means 180 is horizontal with respect to the ground as in the embodiment for storing and transporting the molten metal, but the pair of
따라서, 상기 노즐(184)의 외면은 서로 기울어진 상태의 한 쌍의 롤러(124) 외면과 대응되는 형상을 가지므로, 중앙을 기준으로 상부와 하부가 서로 비대칭 형 상을 가진다.Therefore, since the outer surface of the
그리고, 상기 주입구(186)의 내부 바닥면은 상기 한 쌍의 롤러(124) 중 하측에 위치한 롤러(124)에 대한 접선과 동일한 높이에 위치하게 된다.In addition, the inner bottom surface of the
따라서, 상기 롤러(124)와 용탕주입수단(180)이 다른 실시예로 구성되더라도 상기 롤러(124)에 의해 압하되는 용탕의 고액계면은 상/하가 비대칭적으로 형성될 수 있게 된다.Therefore, even if the
이하에서는 상기와 같이 구성되는 판재 연속 주조장치를 이용한 판재 연속이 주조방법을 첨부된 도 5를 참조하여 설명한다.Hereinafter will be described with reference to Figure 5 attached to the plate continuous casting method using a plate continuous casting apparatus configured as described above.
도 5에는 본 발명에 의한 판재 연속 주조장치를 이용한 판재 연속 주조방법을 나타낸 순서도가 도시되어 있다.5 is a flowchart showing a plate continuous casting method using a plate continuous casting apparatus according to the present invention.
도면과 같이, 판재 연속 주조방법은, 한 쌍의 롤러(124)와 노즐(184)이 서로 접하도록 설치하는 주입수단설치단계(S100)와, 상기 한 쌍의 롤러(124)에 회전동력을 제공하여 서로 다른 방향으로 회전시키는 롤러회전단계(S200)와, 상기 용탕주입수단(180) 내부에 용탕을 공급하는 용탕공급단계(S300)와, 상기 용탕주입수단(180) 내부에 공급된 용탕을 한 쌍의 롤러(124) 사이에 주입하는 용탕주입단계(S400)와, 상기 롤러(124)에 주입된 용탕을 가압 및 응고시키는 용탕응고단계(S500)와, 상기 용탕응고단계(S500)에 의해 만들어진 판재(P)를 인출하는 판재인출단계(S600)로 이루어진다.As shown in the drawing, the continuous plate casting method, the injection means installation step (S100) for installing a pair of
이를 단계별로 구체적으로 살펴보면, 상기 주입수단설치단계(S100)는 상기 주입구(186)의 내부 바닥면이 하측 롤러(124)의 접선과 일치하도록 하는 과정으로, 상기 주입수단설치단계(S100)이 완료되면 용탕주입단계(S400)에서 롤러(124)에 주입되는 용탕의 바닥면은 하측 롤러(124)에 의한 압하율이 최소화될 수 있게 된다.Looking specifically at this step by step, the injection means installation step (S100) is a process to make the inner bottom surface of the
상기 용탕공급단계(S300)는 용해로(160) 내부에 담겨진 고체 상태의 재료를 가열한 후 용융시켜 만들어진 용탕을 상기 턴디쉬(182) 내부에 공급하는 과정이다.The molten metal supplying step (S300) is a process of supplying a molten metal produced by heating and melting the solid state material contained in the
상기 용탕주입단계(S400)는 턴디쉬(182) 내부에 공급된 용탕이 상기 턴디쉬(182)와 연통되는 노즐(184)을 따라 이동하여 상기 한 쌍의 롤러(124) 사이로 공급되는 과정이다.The molten metal injection step (S400) is a process in which the molten metal supplied inside the
이때, 상기 주입구(186)를 통해 롤러(124)로 주입되는 용탕의 바닥면은 상기 한 쌍의 롤러(124) 중 하측 롤러(124)의 상단 접선과 동일한 평면상에 놓이게 된다.At this time, the bottom surface of the molten metal injected into the
상기 용탕응고단계(S500)는 롤러(124) 내부로 주입된 용탕의 두께가 한 쌍의 롤러(124)가 이격된 거리보다 두꺼우므로, 롤러(124) 내부로 인입되면서 압하되는 과정이다.The molten solidification step (S500) is a process in which the molten metal injected into the
그리고 이와 동시에 상기 냉각수로(125)는 롤러(124)를 통해 상기 용탕의 열을 흡열하게 됨으로써 상기 용탕은 두께가 감소함과 동시에 냉각되어 판재(P)가 형성될 수 있도록 한다.At the same time, the cooling
상기 판재인출단계(S600)는 상기 용탕응고단계(S500)에 의해 형성된 판재(P)를 인출하는 과정으로서 제조된 판재(P)는 별도의 보관롤러(미도시)에 권취된 상태로 보관될 수도 있을 것이다.The plate taking out step (S600) is a process of drawing out the plate (P) formed by the molten solidification step (S500) may be stored in a state in which the plate (P) is wound in a separate storage roller (not shown) There will be.
상기한 과정이 순차적으로 진행됨에 따라 용탕은 판재 형태로 연속적인 주조 가 가능하게 된다.As the above process proceeds sequentially, the molten metal can be continuously cast in the form of a plate.
이하에서는 상기한 방법에 따른 실시예를 첨부된 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment according to the above method will be described with reference to FIGS. 6 to 9.
도 6은 본 발명에 의한 판재 연속 주조장치를 이용한 판재 연속 주조방법의 실시예 및 비교예의 구성도이고, 도 7은 도 6을 이용하여 제조된 판재의 표면상태를 나타낸 비교 사진이다.6 is a configuration diagram of an embodiment and a comparative example of a plate continuous casting method using a plate continuous casting apparatus according to the present invention, Figure 7 is a comparison picture showing the surface state of the plate manufactured using FIG.
도 8은 본 발명에 의한 판재 연속 주조장치에서 롤러의 회전 속도 변화시 고액계면상태를 보인 실험결과이며, 도 9는 본 발명에 의한 판재 연속 주조장치에서 롤러(124)에 제공되는 냉각수의 양을 변화시에 판재(P)의 표면상태를 나타낸 사진이다.8 is an experimental result showing a solid-liquid interface state when the rotational speed of the roller in the continuous plate casting apparatus according to the present invention, Figure 9 shows the amount of cooling water provided to the
[실시예]EXAMPLE
Al-5wt%Mg-0.3wt%Cu-0.02wt%Ti 합금을 폭 80mm의 판재로 주조 성형하였다. An Al-5wt% Mg-0.3wt% Cu-0.02wt% Ti alloy was cast molded into a 80 mm wide plate.
상기 한 쌍의 롤러(124)가 이격된 거리는 3㎜이다.The distance between the pair of
먼저 상부개방형 노즐(도 6의 (a)이 적용된 경우 용탕 공급의 불균일성이 발생하여 도 7의 (a)와 같이 판재(P)의 수축으로 인한 표면결함이 발생하였다.First, when the upper open nozzle (Fig. 6 (a) is applied, non-uniformity of the molten metal supply occurs, surface defects due to shrinkage of the plate (P) as shown in Fig. 7 (a)).
다음으로 대칭형 노즐(도 6의 (b))이 적용된 경우 용탕 공급량의 편차는 줄어들어 판재의 표면 응고수축 결함은 어느 정도 제거되었으나, 판재(P)의 표면에는 미세한 균열이 발생되었다.Next, when the symmetrical nozzle (Fig. 6 (b)) is applied, the variation in the molten metal supply is reduced to remove the surface coagulation shrinkage defect of the sheet to some extent, but a minute crack occurred on the surface of the plate (P).
이러한 균열은 용탕이 롤러(124)와의 접촉시에 가해지는 하중으로 인해 결정 립계에서부터 발생되는 균열이다.These cracks are cracks generated from the grain boundaries due to the load applied to the molten metal upon contact with the
마지막으로 본 발명의 실시예(도 6의 (c))와 같이 비대칭 형상의 노즐(184)을 사용한 경우 용탕이 상측의 롤러(124) 표면과 먼저 접촉하여 응고가 시작됨으로서 비대칭형상의 고액계면이 형성되고 상대적으로 판재 제조시 압하량이 작게 되어 주조시 가해지는 압력이 낮아진다. 이에 따라 판재(P)의 표면에는 균열이 발견되지 않았다(도 7의 (c) 참조).Finally, in the case of using the
따라서, 상기 노즐(184) 및 주입구(186)가 롤 사이의 중앙선을 기준으로 상부와 하부가 비대칭형상을 가지게 되면 제조된 판재(P)의 표면 상태가 고르게 성형되는 것을 알 수 있다.Therefore, when the
이하 상기 롤러(124)의 회전 속도 변화에 따른 판재(P) 내부의 고액계면 및 판재(P) 표면 형상을 첨부된 도 8을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the solid-liquid interface and the shape of the surface of the plate P according to the change of the rotational speed of the
도면과 같이 상기 롤러(124)의 회전속도는 3rpm, 4rpm 및 5rpm 이렇게 3가지로 구분하여 실험하였고, 나머지 실험 조건은 동일하게 적용하였다.As shown in the figure, the rotational speeds of the
도면과 같이 5rpm에서 3rpm으로 롤러(124)의 회전속도가 감소할수록 고액 계면은 롤러(124) 사이로 깊이 침투되지 않고 노즐(184)에 가깝게 형성됨을 알 수 있다.As shown in the figure, as the rotational speed of the
다른 실험으로, 상기 롤러(124)의 회전속도를 5rpm으로 고정한 상태에서 냉각수로(125)의 냉각수량 조건을 변경하여 그 결과를 도 9에 나타내었다.In another experiment, the cooling water amount condition of the cooling
도 9에 나타난 바와 같이, 냉각수로(125)의 냉각수량 조건을 120ℓ/min, 60ℓ/min 및 30ℓ/min로 각각 조건을 바꾸고 나머지 실험 조건은 동일하게 유지하여 실험한 결과, 냉각수량이 120ℓ/min에서 30ℓ/min로 적어질수록 판재(P)의 표면상태가 고르게 나타난 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 9, the cooling water flow conditions of the cooling
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.The scope of the present invention is not limited to the above-exemplified embodiments, and many other modifications based on the present invention may be made by those skilled in the art within the above technical scope.
예를 들어 본 발명의 실시예에서는 주입구(186)가 상/하 방향으로 비대칭형상을 가지도록 구성였으나, 고액계면을 비대칭형상으로 만들 수 있는 범위내에서 한 쌍의 롤러(124)가 서로 다른 방향 및 속도로 회전하도록 할 수도 있을 것이다.For example, in the embodiment of the present invention, the
즉, 노즐(184)과 주입구(186)가 중앙을 기준으로 대칭되도록 형성하고, 주입구(186)의 바닥면이 롤러(124)의 접선과 일치하지 않도록 구성하더라도, 한 쌍의 롤러(124)가 서로 다른 속도로, 보다 상세하게는 상측에 위치한 롤러가 하측에 위치한 롤러보다 빠른 회전속도로 회전하도록 함으로써 고액계면의 형상이 비대칭형상을 갖도록 구성할 수도 있음은 자명하다.That is, even if the
위에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 판재 연속 주조장치에서는, 알루미늄 및 마그네슘을 연속 주조시에 한 쌍의 롤러 사이에 형성되는 고액계면이 비대칭 형상을 가지게 되며, 이와 동시에 고액계면이 롤러 사이로 깊이 형성되는 것이 차단될 수 있도록 구성된다.As described in detail above, in the continuous plate casting apparatus according to the present invention, the solid-liquid interface formed between a pair of rollers in continuous casting of aluminum and magnesium has an asymmetric shape, and at the same time, the solid-liquid interface is formed deep between the rollers. Is configured to be blocked.
따라서, 한 쌍의 롤러에 가해지는 압하력이 순간적으로 증가하는 것을 차단할 수 있게 되어 박판의 표면 균열이 방지됨으로써 판재의 품질이 향상되는 이점이 있다.Therefore, it is possible to block the instantaneous increase in the pressing force applied to the pair of rollers, thereby preventing the surface cracking of the thin plate, thereby improving the quality of the plate.
또한, 본 발명에서는 한 쌍의 롤러 사이에 용탕을 주입하여 가압하는 과정만으로 판재 성형이 완료되도록 구성된다.In addition, the present invention is configured such that the plate forming is completed only by the process of injecting and pressing the molten metal between the pair of rollers.
따라서, 판재 생산성이 향상되며 판재의 제조 원가를 낮출 수 있는 이점이 있다.Therefore, the plate productivity is improved and there is an advantage that can lower the manufacturing cost of the plate.
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