KR20090104542A - 마그네슘 판재 주조장치 - Google Patents

마그네슘 판재 주조장치 Download PDF

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KR20090104542A
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Abstract

주조롤의 표면에 형성된 산화물층을 제거하여 주조롤 표면에 산화물이 형성되는 것을 방지할 수 있는 마그네슘 판재 주조장치를 제공한다. 마그네슘 판재 주조장치는 마그네슘 합금 용탕을 공급하는 노즐, 노즐로부터 마그네슘 합금 용탕을 공급받아 마그네슘 판재를 제조하는 한 쌍의 주조롤들, 주조롤들의 표면에 각각 접촉되도록 배치되는 소제부, 소제부의 일측에 배치되어 소제부를 기설정된 방향으로 이송시키는 이송부, 소제부의 일측에 연결되어 소제부를 회전시키는 회전부, 및 소제부의 주변에 구비되어 주조롤들과 소제부의 접촉에 따라 발생되는 분진을 제거하는 집진부를 포함하며, 소제부는 주조롤의 표면과 접촉되어 주조롤 표면에 부착된 이물질을 주조롤로부터 분리시키며 주조롤의 표면을 청소한다.
마그네슘 판재, 주조, 주조롤, 소제

Description

마그네슘 판재 주조장치{MAGNESIUM ALLOYS PLATE CASTING DEVICE}
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, 진동 및 충격에 대한 탁월한 흡수성, 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 마그네슘 합금의 박판 주조기는 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 마그네슘의 높은 산화성 때문에 용탕이 주조되면서 쉽게 산화되어 주조롤에 산화막이 형성되고 주조시에 생성되는 다른 불순물들이 주조롤의 표면을 덮어 산화물층을 형성한다. 산화물층은 주조롤의 표면에서 열전달의 방해막으로 작용하여 용탕의 응고를 방해한다. 주조롤의 폭 및 원주 방향으로 산화막이 불균일하게 형성되면 용탕이 주조롤과 접촉되어 응고를 개시할 때 형성되는 응고각의 두께가 달라진다. 이에 따라 응고각이 얇은 부분에서 응고 및 냉각시 인장응력을 받게 되어 응고각이 벌어져, 주편의 표면 및 내부에 균열이 발생하는 등 주편 품질에 악영향을 미치는 문제점이 있다.
주조롤의 표면에 형성된 산화물층을 제거하여 주조롤 표면에 산화물이 형성되는 것을 방지할 수 있는 마그네슘 판재 주조장치를 제공한다.
마그네슘 판재 주조장치는 마그네슘 합금 용탕을 공급하는 노즐, 노즐로부터 마그네슘 합금 용탕을 공급받아 마그네슘 판재를 제조하는 한 쌍의 주조롤들, 주조롤들의 표면에 각각 접촉되도록 배치되는 소제부, 소제부의 일측에 배치되어 소제부를 기설정된 방향으로 이송시키는 이송부, 소제부의 일측에 연결되어 소제부를 회전시키는 회전부, 및 소제부의 주변에 구비되어 주조롤들과 소제부의 접촉에 따라 발생되는 분진을 제거하는 집진부를 포함하며, 소제부는 주조롤의 표면과 접촉되어 주조롤 표면에 부착된 이물질을 주조롤로부터 분리시키며 주조롤의 표면을 청소한다.
소제부는 원통형 몸체의 외주면에 미세한 선재들을 포함할 수 있다. 선재는 스테인레스 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다.
이송부는 소제부의 이송방향을 따라 배치되는 가이드 레일, 상부에는 회전부가 결합되고 일측에는 가이드 롤러가 결합되며, 가이드 레일 상에서 가이드 롤러를 통해 이송되는 가이드부, 및 가이드부의 일측에 배치되어 가이드부에 이송 동력을 공급하는 이송 구동부를 포함할 수 있다.
회전부는 모터로 이루어질 수 있다.
집진부는 소제부의 상측에 배치되는 흡입부, 흡입부의 일측에 배치되어 흡입부로 흡입 동력을 공급하는 집진 구동부, 및 흡입부와 집진 구동부 사이에 연결되는 덕트를 포함할 수 있다.
이송부의 일측에 구비되어 이송부를 통해 이송되는 소제부를 주조롤 표면에 가압시키는 가압부를 더 포함할 수 있다.
소제용 롤이 구비된 마그네슘 합금의 박판 주조기에 의하면, 주조롤의 표면에 형성되는 산화물층을 효과적으로 제거하여 최종 제품인 주편의 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 소제용 롤을 주편의 표면 상태에 따라 선택적으로 작동시킬 수 있어 작업 효율을 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), 소제부(40), 이송부(50), 회전부(60), 집진부(70)를 포함한다.
주조롤(20)은 기설정된 두께의 압연폭을 갖도록 설치된 한 쌍으로 이루어진 다. 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.
용탕주입용 노즐(30)은 주조롤(20)의 전방에 설치되고 내부에 저장된 마그네슘 합금 용탕을 주조롤(20)을 향해 분사할 수 있도록 배치된다.
소제부(40)는 주조롤(20)들의 표면에 각각 접촉되도록 배치된다. 소제부(40)는 주조롤(20)의 표면과 접촉되어 주조롤(20) 표면에 부착된 이물질을 주조롤(20)로부터 분리시키며 주조롤(20)의 표면을 청소한다.
소제부(40)는 원통형 몸체의 외주면에 미세한 선재들을 포함한다. 여기서, 소제부(40)의 선재는 스테인레스 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다.
이송부(50)는 가이드 레일(52), 가이드부(54), 이송 구동부(56)를 포함하며, 소제부(40)의 일측에 배치되어 소제부(40)를 기설정된 방향으로 이송시킨다.
가이드 레일(52)은 소제부(40)의 이송방향을 따라 배치된다.
가이드부(54)의 상부에는 회전부(60)가 결합되고 일측에는 가이드 롤러가 결합된다. 가이드부(54)는 가이드 레일(52) 상에서 가이드 롤러를 통해 이송된다.
이송 구동부(56)는 가이드부(54)의 일측에 배치되어 가이드부(54)에 이송 동력을 공급한다. 이송 구동부(56)는 유압 실린더로 이루어질 수 있다.
회전부(60)는 소제부(40)의 일측에 연결되어 소제부(40)를 회전시킨다. 회전부(60)는 모터로 이루어진다.
집진부(70)는 흡입부(72), 집진 구동부(74), 덕트(76, duct)를 포함하며, 소제부(40)의 주변에 구비되어 주조롤(20)들과 소제부(40)의 접촉에 따라 발생되는 분진을 제거한다.
흡입부(72)는 소제부(40)의 상측에 배치된다. 흡입부(72)는 소제부(40)의 크기에 따라 흡입구의 크기를 다르게 할 수 있다. 흡입구의 크기는 소제부(40)의 원통형 몸체 지름보다 더 크게 형성한다.
집진 구동부(74)는 흡입부(72)의 일측에 배치되어 흡입부(72)로 흡입 동력을 공급한다. 집진 구동부(74)는 흡입력을 발생하는 모터로 이루어질 수 있다.
덕트(76)는 흡입부(72)와 집진 구동부(74) 사이에 연결되는 배관이다. 덕트(76)는 플랙시블(flexible)한 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 소제부(40), 이송부(50), 회전부(60) 및 집진부(70)는 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이 한 쌍으로 이루어진 각각의 주조롤(20) 표면을 소제할 수 있도록 한 쌍으로 구비된다. 즉, 각각의 소제부(40), 이송부(50), 회전부(60) 및 집진부(70)는 상부측 주조롤(20)과 하부측 주조롤(20)을 청소할 수 있도록 주조롤(20)의 상측과 하측에 적절히 배치된다. 한 쌍으로 이루어지는 각각의 소제부(40), 이송부(50), 회전부(60) 및 집진부(70)는 서로 동일한 구성으로 구비되며, 중복되는 설명을 피하기 위해 서로 대응되는 설명은 생략한다.
한편, 이송부(50)의 일측에 구비되어 이송부(50)를 통해 이송되는 소제부(40)를 주조롤(20) 표면에 가압시키는 가압부를 더 포함할 수 있다. 가압부는 이송부(50)의 이송 구동부(56)와는 별도로 구비될 수 있으며, 이송 구동부(56)의 기 능에 포함될 수도 있다.
박판 주조법으로 마그네슘 합금 판재를 제조하기 위해서는 마그네슘 합금 용탕이 주조롤(20) 표면에 접촉하는 순간부터 응고가 완료될 때까지 응고가 균일하게 진행되어야 한다. 이를 위해서는 마그네슘 합금의 주조시 용탕과 공기가 반응하는 산화 및 발화를 방지하여야 한다.
즉, 마그네슘 합금의 주조시 산화 방지를 위해서는 용탕주입용 노즐(30)의 단부와 주조롤(20) 사이에 형성되는 메니스커스(meniscus)에서 노출되는 용탕의 산화물 생성을 방지하는 것이 중요하다. 종래에는 주조시의 산화를 방지하기 위해 SF6, SO2, Ar 등의 보호가스를 희석시켜 보호가스를 용탕의 주위로 공급하였다. 종래의 보호가스 분사 방식에 따르면 주조롤과 용탕주입용 노즐 사이가 매우 작은 간극으로 형성되어 보호가스를 양호하게 공급하는 것이 매우 어려웠다. 따라서, 용탕의 산화나 발화를 완전하게 방지하지 못하였다. 또한, 불완전한 보호가스 분사에 의해 주조롤 표면에 산화물 등이 불균일하게 형성되어 이것이 용탕과의 접촉시 열저항으로 작용하여 응고를 불균일하게 하고 결과적으로 주편 균열 등의 표면 및 내부 결함을 야기하였다. 이로 인해 주편의 실수율이 떨어지거나 최종 제품의 내식성 및 가공성을 불균일하게 만들어 최종 제품의 품질을 저하시켰다. 불균일 응고가 심한 경우에는 주편이 완전히 응고하지 못하고 일부가 미응고 되어 탈락되는 벌징(bulging) 현상이 발생되기도 하였다. 또한, 주조롤에 산화막이 형성되고 주조시에 생성되는 다른 불순물들이 표면을 덮게 된다. 산화막 및 불순물층(이하 "산화물층"이라 한다)은 주조롤 표면에서 열전달의 방해막으로 작용하여 용탕의 응고를 방 해한다.
상기한 바와 같이 주조롤의 표면에 형성되는 이물질을 제거하기 위해 본 발명의 실시예는 주조롤(20)의 표면에 접촉되도록 소제부(40)가 배치된다. 소제부(40)는 주조롤(20) 표면에 부착된 산화물층과 같은 이물질을 파쇄하고 주조롤(20)의 표면을 청소하는 기능을 한다.
소제부(40)는 주조롤(20)의 주변에서 기설정된 간격을 두고 배치되며, 이송부(50)와 회전부(60) 및 집진부(70)와 연동되어 주조롤(20)의 표면에 형성된 이물질을 제거한다.
소제부(40)는 산화물층과 같은 이물질을 파쇄하기 위해 기설정된 강성 이상의 강성을 가져야 하므로 스테인레스 또는 구리 합금과 같은 금속 재료로 선재를 제조하는 것이 바람직하다.
한편, 주조롤(20)의 표면이 양호한 경우에는 이송부(50)를 구동하여 소제부(40)를 주조롤(20)로부터 이격되도록 작동시켜 소제부(40)가 주조롤(20)의 표면에 접촉되지 않도록 할 수 있다. 또한, 회전부(60)의 구동을 단속하여 소제부(40)의 회전상태를 정지상태로 유지할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 실시예에 따르면 주조롤(20)의 표면 상태에 따라 소제부(40)의 구동을 선택적으로 실행할 수 있어 작업 효율이 향상되고 에너지 사용량도 절감할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 주조롤(20)의 표면을 소제하는 소제부(40)와 소제부(40)를 구동하기 위한 구성들을 구비하여 주조롤(20)의 표면에 부착되는 산화물과 같은 이물질을 효과적으로 제거할 수 있으며, 최종 생산되는 마그 네슘 판재의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마그네슘 판재 주조장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마그네슘 판재 주조장치를 도시한 측면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
20 ; 주조롤 30 ; 용탕주입용 노즐
40 ; 소제부 50 ; 이송부
52 ; 가이드 레일 54 ; 가이드부
56 ; 이송 구동부 60 ; 회전부
70 ; 집진부 72 ; 흡입부
74 ; 집진 구동부 76 ; 덕트

Claims (7)

  1. 마그네슘 합금 용탕을 공급하는 노즐;
    상기 노즐로부터 상기 마그네슘 합금 용탕을 공급받아 마그네슘 판재를 제조하는 한 쌍의 주조롤들;
    상기 주조롤들의 표면에 각각 접촉되도록 배치되는 소제부;
    상기 소제부의 일측에 배치되어 상기 소제부를 기설정된 방향으로 이송시키는 이송부;
    상기 소제부의 일측에 연결되어 소제부를 회전시키는 회전부, 및
    상기 소제부의 주변에 구비되어 상기 주조롤들과 상기 소제부의 접촉에 따라 발생되는 분진을 제거하는 집진부
    를 포함하며,
    상기 소제부는 상기 주조롤의 표면과 접촉되어 상기 주조롤 표면에 부착된 이물질을 상기 주조롤로부터 분리시키며 상기 주조롤의 표면을 청소하는 마그네슘 판재 주조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소제부는 원통형 몸체의 외주면에 미세한 선재들을 포함하는 브러쉬롤로 이루어진 마그네슘 판재 주조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 선재는 스테인레스 또는 구리 합금으로 이루어진 마그네슘 판재 주조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이송부는
    상기 소제부의 이송방향을 따라 배치되는 가이드 레일;
    상부에는 상기 회전부가 결합되고 일측에는 가이드 롤러가 결합되며, 상기 가이드 레일 상에서 상기 가이드 롤러를 통해 이송되는 가이드부, 및
    상기 가이드부의 일측에 배치되어 상기 가이드부에 이송 동력을 공급하는 이송 구동부
    를 포함하는 마그네슘 판재 주조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전부는 모터로 이루어지는 마그네슘 판재 주조장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 집진부는
    상기 소제부의 상측에 배치되는 흡입부;
    상기 흡입부의 일측에 배치되어 상기 흡입부로 흡입 동력을 공급하는 집진 구동부, 및
    상기 흡입부와 상기 집진 구동부 사이에 연결되는 덕트
    를 포함하는 마그네슘 판재 주조장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이송부의 일측에 구비되어 상기 이송부를 통해 이송되는 상기 소제부를 상기 주조롤 표면에 가압시키는 가압부를 더 포함하는 마그네슘 판재 주조장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101398130B1 (ko) * 2012-07-04 2014-05-27 주식회사 포스코 디스크 롤 융착물 제거장치

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