KR20090104540A - 마그네슘 판재 주조장치 - Google Patents
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Abstract
주조롤의 표면 형상을 개선하여 용탕의 응고 균일도를 최적화하므로써 마그네슘 합금의 박판 주조시에 주편의 품질을 향상시킬 수 있는 마그네슘 판재 주조장치를 제공한다. 마그네슘 판재 주조장치는 마그네슘 합금 용탕을 공급하는 노즐, 및 노즐로부터 마그네슘 합금 용탕을 공급받아 마그네슘 판재를 제조하는 한 쌍의 주조롤들을 포함하고, 한 쌍의 주조롤들은 상호 이격되어 한 쌍의 주조롤들 사이에 갭을 형성하고, 마그네슘 합금 용탕은 갭을 통하여 연속 압연되어 마그네슘 판재로 제조되고, 한 쌍의 주조롤들 중 하나 이상의 주조롤의 표면은 라운드부를 포함하고, 라운드부는 마그네슘 판재와 접촉하도록 적용된다.
마그네슘 판재, 주조, 주조롤, 표면, 조도
Description
본 발명은 판재 주조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마그네슘 판재 주조장치에 관한 것이다.
마그네슘(Mg)은 상용되는 구조용 합금원소 중 밀도가 낮은 금속에 포함된다. 이러한 마그네슘을 함유한 합금재료는 우수한 기계 가공성과 높은 진동 감쇠능, 경량성, 우수한 전자파 차폐 특성이 있다. 이러한 이유로 최근에는 컴퓨터, 카메라, 휴대전화 등의 부품으로 사용이 확대되고 있다.
일반적으로, 마그네슘 합금 부품은 대부분 다이 캐스팅으로 제작되고 있다. 최근 들어 박판의 개발에 많은 연구가 진행되면서 박판을 성형하여 부품을 제조하는 것이 점차 늘고 있다. 그러나 마그네슘은 소성변형에 필수적인 슬립 시스템이 적은 조밀육방격자(HCP) 구조를 지니고 있어 압연성이나 성형성이 나빠 박판의 제조시 냉간압연이 일정량(~20%) 이상으로 이루어지기 곤란하다. 따라서, 박판의 제조시 대부분은 온간 또는 열간에서 압연을 행하고 표면 특성을 위해 최종적으로 냉간압연을 행하고 있다.
열간압연을 통해 마그네슘 합금의 용탕으로부터 박판을 직접 제조하는 마그 네슘 합금의 박판 주조장치는 강의 연속주조(Continuous Casting)와 마찬가지로 마그네슘 합금 용탕을 주조롤 사이로 분사시켜 압연하는 과정을 통해 응고와 동시에 박판으로 압연시킬 수 있도록 구성된다.
그런데, 마그네슘 합금의 박판 주조 과정에서 마그네슘 합금의 용탕이 주조롤과 접촉되면서 응고각을 형성하는데, 이 때 주조롤의 표면조도가 적절하지 않으면 응고 균일도가 저하되어 주편이 주조롤에 소착하는 현상이 발생되거나 주편에 응고 균열이 발생되기도 한다. 이에 따라 주편의 표면 및 내부에 균열이 발생하는 등 주편 품질에 악영향을 미치는 문제점이 있다.
주조롤의 표면 형상을 개선하여 용탕의 응고 균일도를 최적화하므로써 마그네슘 합금의 박판 주조시에 주편의 품질을 향상시킬 수 있는 마그네슘 판재 주조장치를 제공한다.
마그네슘 판재 주조장치는 마그네슘 합금 용탕을 공급하는 노즐, 및 노즐로부터 마그네슘 합금 용탕을 공급받아 마그네슘 판재를 제조하는 한 쌍의 주조롤들을 포함하고, 한 쌍의 주조롤들은 상호 이격되어 한 쌍의 주조롤들 사이에 갭을 형성하고, 마그네슘 합금 용탕은 갭을 통하여 연속 압연되어 마그네슘 판재로 제조되고, 한 쌍의 주조롤들 중 하나 이상의 주조롤의 표면은 라운드부를 포함하고, 라운드부는 마그네슘 판재와 접촉하도록 적용된다.
라운드부는 볼록부와 오목부를 포함하며, 볼록부와 오목부가 연속하여 교대로 형성될 수 있다. 오목부 및 볼록부는 마그네슘 판재의 진행 방향에 교차하는 방향으로 연속 형성될 수 있다.
볼록부가 교차하는 방향으로 뻗은 길이는 오목부가 교차하는 방향으로 뻗은 길이보다 길게 형성할 수 있다. 볼록부는 마그네슘 판재의 판면과 실질적으로 평행인 면을 포함할 수 있다.
볼록부의 크기 및 오목부의 크기는 실질적으로 동일하게 형성할 수 있다.
주조롤의 표면은 연마부재로 가공될 수 있고, 열원부재로도 가공될 수 있다.
주조롤의 표면 형상을 개선하여 가공하여 용탕의 응고가 최적화된 상태로 이루어지도록 하므로써 주편 균열을 방지할 수 있다.
또한, 주조롤의 표면을 보다 미려하게 유지하여 주편의 표면 품질을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 마그네슘 판재 주조장치는 주조롤(20), 용탕주입용 노즐(30), 보호가스 챔버(40)를 포함한다.
주조롤(20)은 기설정된 두께의 압연폭을 갖도록 설치된 한 쌍으로 이루어진다. 주조롤(20)은 용탕주입용 노즐(30)로부터 마그네슘 합금 용탕을 공급받아 마그네슘 판재(16)를 제조한다. 한 쌍의 주조롤(20)들은 도 1에 도시한 바와 같이 상호 이격되어 갭(gap)을 형성하고, 마그네슘 합금 용탕은 한 쌍의 주조롤(20)들 사이에 형성된 갭을 통하여 연속 압연되어 마그네슘 판재(16)로 제조된다. 한 쌍의 주조롤(20)들 중 하나 이상의 주조롤(20)의 표면은 라운드부(200)를 포함하고, 라운드부(200)는 마그네슘 판재(16)와 접촉하도록 적용된다.
용탕주입용 노즐(30)은 주조롤(20)의 전방에 설치되고 내부에 저장된 마그네슘 합금 용탕을 주조롤(20)을 향해 분사할 수 있도록 배치된다.
보호가스 챔버(40)는 주조롤(20)의 전방에 설치되어 주조롤(20)과 용탕주입용 노즐(30)의 사이공간을 외부로부터 밀폐시킨다. 보호가스 챔버(40)는 내부에 SF6, SO20, Ar 등과 같이 마그네슘 합금 용탕의 산화를 방지해주는 보호가스가 충전된다.
보호가스 챔버(40)에 의해 주조롤(20)과 용탕주입용 노즐(30)의 사이공간이 외부로부터 밀폐되므로, 매우 좁은 간극으로 된 주조롤(20)과 용탕주입용 노즐(30) 사이에도 보호가스가 균일하게 충전되어 메니스커스(meniscus)에서 노출되는 마그네슘 합금 용탕의 산화를 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1을 참조하면, 보호가스 챔버(40)의 일측에 내부와 연통되도록 주입구(12)가 형성된다. 주입구(12)는 공급관(13)을 통해 보호가스 탱크(14)와 연결된다.
마그네슘 합금 용탕의 산화는 응고를 불균일하게 만들어 마그네슘 판재(16) 균열 등의 표면결함을 야기시킨다.
박판 주조법으로 마그네슘 합금 판재를 제조하기 위해서는 마그네슘 합금 용탕이 주조롤(20) 표면에 접촉하는 순간부터 응고가 완료될 때까지 응고가 균일하게 진행되어야 한다. 이를 위해서는 주조롤(20) 표면의 조도가 이에 적합하도록 가공되어야 한다. 본 발명의 실시예에서는 마그네슘 합금 용탕이 주조롤(20) 표면에 접촉될 때부터 응고가 균일하게 진행될 수 있도록 유도함으로써 마그네슘 판재(16)의 표면 편석 결함이 제거된 금속판재가 제조될 수 있다.
종래의 주조롤은 날카로운 금속 및 세라믹 도구를 이용한 가공 및 연마, 혹은 구형이나 부정형 금속 및 세라믹 입자의 충돌 등의 방법으로 조도가 부여되도록 가공된다. 이와 같은 방법으로 가공된 주조롤의 표면은 오목부(200b)와 돌출부가 불규칙하고 날카로운 요철(凹凸) 형상으로 조도 가공된다.
그런데, 종래의 주조롤은 불규칙하고 날카로운 표면 형상으로 조도 가공되어 표면 요철부가 예리한 예각을 나타낸다. 그러므로, 종래의 주조롤은 부분적으로 응고핵 생성속도 및 진행속도의 편차와 이로 인한 표면 편차를 유발시킬 수 있다.
또한, 종래의 주조롤에서 표면 거칠기, 즉, 볼록부와 오목부의 예각특성은 마그네슘 판재(16) 표면에 그대로 투영되어 마그네슘 판재(16) 표면의 조도를 예각화시키게 되므로 압연결함을 유발시킬 수 있다.
본 발명의 실시예는 예각의 요철부를 갖는 주조롤의 표면을 부드러운 연마부재로 마무리 가공한다. 즉, 종래의 주조롤 표면에서 요철부의 예각부분을 본 발명의 실시예에서는 도 2에 도시한 라운드부(200)와 같이 곡선형으로 가공하여 예각부분을 제거한다.
본 발명의 실시예에 따라 주조롤(20)의 표면에 형성되는 라운드부(200)는 도 2에 도시한 바와 같이 볼록부(200a)와 오목부(200b)를 포함한다. 라운드부(200)는 볼록부(200a)와 오목부(200b)가 연속하여 교대로 형성된다. 본 발명의 주조롤(20) 표면은 종래의 주조롤 표면에서 예리한 요철(凹凸)부분을 라운드(round)부, 또는 종래의 주조롤 표면에서 예각으로 형성되는 모서리를 라운드를 갖는 요철부분으로 개선한 것이다. 볼록부(200a) 및 오목부(200b)는 마그네슘 판재(16)의 진행 방향에 교차하는 방향으로 연속 형성된다. 볼록부(200a)의 크기 및 오목부(200b)의 크기는 실질적으로 동일하게 형성할 수 있다. 이와는 달리, 볼록부(200a)의 크기 및 오목부(200b)의 크기는 서로 상이하게 형성할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 주조롤은 그 표면 형상을 본 발명의 실시예와 다르게 할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 라운드부(210)는 볼록부(210a)가 교차하는 방향으로 뻗은 길이는 오목부(210b)가 교차하는 방향으로 뻗은 길이보다 길게 형성할 수 있다. 볼록부(210a)는 마그네슘 판재(16)의 판면과 실질적으로 평행인 면을 포함할 수 있다.
한편, 주조롤(20)의 표면은 연마부재로 가공될 수 있고, 열원부재로도 가공될 수 있다. 예를 들어, 금속이나 비금속 도구로 주조롤(20)의 표면을 그리드(grid) 가공한다. 또한, 레이저와 같은 정밀한 열원부재로 주조롤(20)의 표면을 그리드 가공할 수도 있다. 상기한 바와 같이 요철(凹凸)부분의 높이(또는 깊이), 간격, 형상 등을 가공함으로써 마그네슘 합금 용탕의 응고핵 생성속도 및 응고 진행속도를 균일화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마그네슘 판재 주조장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주조롤의 표면 형상을 도시한 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 주조롤의 표면 형상을 도시한 부분 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
16 ; 마그네슘 판재 20 ; 주조롤
30 ; 용탕주입용 노즐 40 ; 보호가스 챔버
200a ; 볼록부 200b ; 오목부
Claims (9)
- 마그네슘 합금 용탕을 공급하는 노즐, 및상기 노즐로부터 상기 마그네슘 합금 용탕을 공급받아 마그네슘 판재를 제조하는 한 쌍의 주조롤들을 포함하고,상기 한 쌍의 주조롤들은 상호 이격되어 상기 한 쌍의 주조롤들 사이에 갭을 형성하고, 상기 마그네슘 합금 용탕은 상기 갭을 통하여 연속 압연되어 상기 마그네슘 판재로 제조되고,상기 한 쌍의 주조롤들 중 하나 이상의 주조롤의 표면은 라운드부를 포함하고, 상기 라운드부는 상기 마그네슘 판재와 접촉하도록 적용된 마그네슘 판재 주조장치.
- 제1항에 있어서,상기 라운드부는 볼록부와 오목부를 포함하는 마그네슘 판재 주조장치.
- 제2항에 있어서,상기 볼록부와 상기 오목부가 연속하여 교대로 형성된 마그네슘 판재 주조장치.
- 제3항에 있어서,상기 볼록부 및 상기 오목부는 상기 마그네슘 판재의 진행 방향에 교차하는 방향으로 연속 형성된 마그네슘 판재 주조장치.
- 제3항에 있어서,상기 볼록부가 상기 교차하는 방향으로 뻗은 길이는 상기 오목부가 상기 교차하는 방향으로 뻗은 길이보다 긴 마그네슘 판재 주조장치.
- 제5항에 있어서,상기 볼록부는 상기 마그네슘 판재의 판면과 실질적으로 평행인 면을 포함하는 마그네슘 판재 주조장치.
- 제3항에 있어서,상기 볼록부의 크기 및 상기 오목부의 크기는 실질적으로 동일한 마그네슘 판재 주조장치.
- 제1항에 있어서,상기 주조롤의 표면은 연마부재로 가공된 마그네슘 판재 주조장치.
- 제1항에 있어서,상기 주조롤의 표면은 열원부재로 가공된 마그네슘 판재 주조장치.
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2008
- 2008-03-31 KR KR1020080029994A patent/KR20090104540A/ko not_active Application Discontinuation
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