KR20130092532A

KR20130092532A - 합금 와이어를 제조하기 위한 수직형 연속주조장치

Info

Publication number: KR20130092532A
Application number: KR1020130090050A
Authority: KR
Inventors: 이호석
Original assignee: 신화특수금속주식회사
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2013-08-20

Abstract

본 발명은『합금 와이어를 제조하기 위한 수직형 연속주조장치』에 관한 것으로, 이의 목적은 불활성가스를 이용하여 용해로에 진공분위기를 형성함으로써 산화를 방지하고 직경이 균일한 합금 와이어(클래드재 용도)를 연속적으로 생산할 수 있도록 하는 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른 『합금 와이어를 제조하기 위한 수직형 연속주조장치』에 의하면; 외형을 이루는 프레임(100) 상부에 배치되며, 상부가 개방되어 금속을 수용하는 공간부가 형성되고 바닥에는 배출구(211)가 천공된 내부용기(210)와, 상기 내부용기(210)의 외곽을 이격되게 감싸면서 에어갭(230)을 형성하는 외부용기(220)와, 상기 외부용기(220)의 외곽을 감싸도록 배치되어 내부용기(210)에 담긴 금속을 녹여 용탕으로 만들기 위한 고주파 유도전류코일(240)을 포함하는 고주파 용해로(200)와; 상기 고주파 용해로(200)의 내부용기(210)와 외부용기(220)의 개방된 상부를 개폐하도록 승하강 실린더(310)를 통해 동작하며, 상기 고주파 용해로(200)내의 용탕과 외부공기와의 접촉을 차단하기 위한 불활성가스 공급라인(320)이 연결되며, 내부에는 냉각수로(330)가 형성된 용해로-커버(300)와; 상기 고주파 용해로(200)의 하부측에 결합되며, 상기 내부용기(210)의 배출구(211)와 연통되도록 내부에는 길이방향으로 배출관로(410)가 형성되어 용탕을 합금 와이어 형태로 배출시키는 배출가이드(400)와; 상기 배출가이드(400)의 하단부 외곽을 감싸도록 마련되며, 상기 배출가이드(400)의 배출관로(410)를 통해 배출되는 합금 와이어(W)를 냉각시키기 위한 냉각재킷(500)과; 상기 배출가이드(400)의 직하부에 위치하도록 상기 프레임(100)의 중간부위에 배치되며, 상기 배출가이드(400)의 배출관로(410)로부터 합금 와이어(W)를 일정한 속도로 인출하기 위한 인출롤러유닛(600)을; 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

합금 와이어를 제조하기 위한 수직형 연속주조장치{VERTICAL TYPE CONTINUOUS CASTING APPARATUS FOR ALLOY WIRE}

본 발명은 합금 와이어용 수직형 연속주조장치에 관한 것으로; 더욱 상세하게는 서로 다른 물성을 갖는 이종 이상의 금속을 융합시킨 후 가늘고 긴 와이어 형태로 연속 주조할 수 있는 『합금 와이어를 제조하기 위한 수직형 연속주조장치』에 관한 것이다.

일반적으로 합금 와이어(ALLOY WIRE)는 서로 다른 물성을 갖는 이종 이상의 금속을 서로 융합시켜 만드는 것으로, 적용되는 산업 분야에 따라 소재를 달리하여 다양한 직경으로 생산되고 있다. 특히, 은(Ag)과 구리(Cu)가 융합된 합금 와이어는 일정길이로 컷팅하여 고압 접점기판용 코킹접점으로 제작되는 등 산업분야에서 폭넓게 활용되고 있다.

이와 같은 합금 와이어는 보통 대기 중에서 주조되므로 활성금속의 일부가 산화되어 산화물로 되고, 이것이 결과적으로 주조물에 협작 불순물로 포함된다. 이러한 협작 불순물이 포함된 주조물을 압연하면, 압연제품에 스트링거 조직(줄조직)이 발달하여 해당 용도로 사용할 수 없는 요인이 된다.

이러한 단점을 피하기 위해 활성금속 등을 첨가한 합금을 진공분위기에서 용해하고 잉고트로 주조하여, 이것을 압연 가공하여 선 또는 스트립을 제조하는 방법이 있지만, 이러한 방법은 제조비용이 상당하여 실용화할 수 없는 단점이 있다. 더욱이 진공용해로 생산된 잉고트는 비교적 사이즈가 상당한 것이고, 소망의 직경으로 감소시키기 위해서는 열간압연과 같은 별도의 추가 공정을 거쳐야 한다. 또한, 열간압연 공정 중에 잉고트 상의 스케일이 와이어에 강제로 들어가고, 압연 롤러의 철조성의 일부가 압연선재에 전위될 수 있고 이것이 와이어의 파손불량을 야기하기도 한다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로; 본 발명의 목적은 불활성가스를 이용하여 용해로에 진공분위기를 형성함으로써 산화를 방지하고 직경이 균일한 합금 와이어(클래드재 용도)를 연속적으로 생산할 수 있는 『합금 와이어를 제조하기 위한 수직형 연속주조장치』를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 용해로를 고주파 유도전류를 통해 동작시킴으로써 별도의 교반장치 없이도 이종의 금속이 균일하게 혼합되어 균질의 합금 와이어를 생산할 수 있는 『합금 와이어를 제조하기 위한 수직형 연속주조장치』를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은; 이종이상의 금속을 투입 용해한 후 합금 와이어를 연속적으로 주조할 수 있는 수직형 연속주조장치에 있어서,

상기 수직형 연속주조장치가; 상기 수직형 연속주조장치의 외형을 이루는 프레임 상부에 배치되며, 상부가 개방되어 금속을 수용하는 공간부가 형성되고 바닥에는 배출구가 천공된 내부용기와, 상기 내부용기의 외곽을 이격되게 감싸면서 에어갭을 형성하는 외부용기와, 상기 외부용기의 외곽을 감싸도록 배치되어 내부용기에 담긴 금속을 녹여 용탕으로 만들기 위한 고주파 유도전류코일을 포함하는 고주파 용해로와; 상기 고주파 용해로의 내부용기와 외부용기의 개방된 상부를 개폐하도록 승하강 실린더를 통해 동작하며, 상기 고주파 용해로내의 용탕과 외부공기와의 접촉을 차단하기 위한 불활성가스 공급라인이 연결되며, 내부에는 냉각수로가 형성된 용해로-커버와; 상기 고주파 용해로의 하부측에 결합되며, 상기 내부용기의 배출구와 연통되도록 내부에는 길이방향으로 배출관로가 형성되어 용탕을 합금 와이어 형태로 배출시키는 배출가이드와; 상기 배출가이드의 하단부 외곽을 감싸도록 마련되며, 상기 배출가이드의 배출관로를 통해 배출되는 합금 와이어를 냉각시키기 위한 냉각재킷과; 상기 배출가이드의 직하부에 위치하도록 상기 프레임의 중간부위에 배치되며, 상기 배출가이드의 배출관로로부터 합금 와이어를 일정한 속도로 인출하기 위한 인출롤러유닛을; 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은; 상기 수직형 연속주조장치가 상기 인출롤러유닛을 통해 인출되는 합금 와이어를 롤 형태로 권선하기 위해 권선보빈이 마련된 권선기를; 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 『합금 와이어를 제조하기 위한 수직형 연속주조장치』에 의하면; 불활성가스를 이용하여 고주파-용해로에 진공분위기를 형성함으로써 산화를 방지하고 직경이 균일한 합금 와이어(클래드재)를 연속적으로 생산할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 의하면; 용해로를 고주파 유도전류를 통해 동작시킴으로써 별도의 교반장치 없이도 이종의 금속이 균일하게 혼합되어 균질의 합금 와이어(클래드재)를 생산할 수 있는 작용효과가 있다.

또한, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 『합금 와이어를 제조하기 위한 수직형 연속주조장치』에 의하면; 연속적으로 인출되는 합금 와이어가 이물질과 접촉됨이 없이 즉시 권선기를 통해 롤 형태로 권선됨으로써 이의 생산성을 높일 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 합금 와이어를 제조하기 위한 수직형 연속주조장치의 전체적인 구조를 개략적으로 보인 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 수직형 연속주조장치의 고주파 용해로의 내부구조를 보인 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

<본 발명에 따른 수직형 연속주조장치의 구성 설명>

본 발명에 따른 수직형 연속주조장치는 이종이상의 금속을 투입/용해한 후 이를 합금 와이어 형태로 연속적으로 주조하기 위한 것으로; 도 1에 도시한 바와 같이, 수직형 연속주조장치의 외형 몸체를 이루는 프레임(100)과, 이 프레임(100) 상부에 배치되며 투입된 금속을 녹여 용탕으로 만들기 위한 고주파 용해로(200)와, 이 고주파 용해로(200) 상부를 개폐하기 위한 용해로-커버(300)와, 고주파 용해로(200)의 하부측에 배치되어 용탕을 합금 와이어(W) 형태로 배출시키기 위한 배출가이드(400)와, 이 배출가이드(400)의 하단부 외곽에 배치되어 배출되는 합금 와이어(W)를 냉각시키기 위한 냉각재킷(500)과, 프레임(100)의 중간부위에 배치되며 배출가이드(400)로부터 합금 와이어(W)를 일정한 속도로 인출하기 위한 인출롤러유닛(600)과, 인출롤러유닛(600)을 통해 인출되는 합금 와이어(W)를 권선하기 위한 권선기(800)를 갖추고 있으며, 전기적인 구성요소들은 별도로 마련된 제어반(미도시)을 통해 제어할 수 있도록 설계되어 있다. 이러한 합금 와이어(W)를 연속적으로 생산하기 위한 수직형 연속주조장치를 이루는 각 구성요소들을 상술하면 다음과 같다.

먼저, 고주파 용해로(200)는 수직형 연속주조장치의 외형을 이루는 프레임(100)의 상부에 배치되는 것으로, 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 상부가 개방되어 금속을 수용하기 위한 공간부가 형성되고 바닥에 배출구(211)가 천공된 내부용기(210)와, 이 내부용기(210)의 외곽을 이격되게 감싸면서 에어갭(230)을 형성하는 외부용기(220)와, 외부용기(220)의 외곽을 감싸도록 배치되어 내부용기(210)에 담긴 금속을 녹여 용탕으로 만들기 위한 고주파 유도전류코일(240)을 구비하고 있다. 내부용기(210)와 외부용기(220)는 내화재, 즉 흑연 또는 세라믹으로 구성됨이 바람직하며, 내부용기(210)와 외부용기(220) 사이의 에어갭(230)은 외부용기(220)의 열원이 내부용기(210)측으로 직접 전달되는 것을 차단하기 위함이다. 고주파 유도전류코일(240)은 고주파를 출력하여 내부용기(210)에 담긴 이종의 금속 또는 이종의 비금속 또는 금속/비금속을 녹여 용탕으로 만들기 위한 것으로, 본 발명의 실시 예에서는 고주파출력이 50㎾ 인 것을 적용하였다.

그리고 용해로-커버(300)는 고주파 용해로(200)의 내부용기(210)와 외부용기(220)의 개방된 상부를 개폐하기 위한 것으로, 고주파 용해로(200)의 측면부에 부착된 승하강 실린더(310)를 통해 상하로 개폐 동작하게 된다. 이러한 용해로 -커버(300)에는 냉각수 순환을 위한 냉각수로(330)가 내부에 마련되어 있고, 고주파 용해로(200)내의 용탕과 외부공기와의 접촉을 차단하기 위한 불활성가스 공급라인(320)이 연계되어 있다. 불활성가스 공급라인(320)은 고주파 용해로(200) 내부에 불활성가스(발명의 실시 예에서는 아르곤 가스)를 공급하여 차폐 펜스를 형성하기 위한 것이며, 이로 인해 용탕의 산화현상을 방지할 수 있게 된다.

배출가이드(400)는 고주파 용해로(200)의 하부측에 결합되는 것으로, 내부용기(210)의 배출구(211)와 연통되도록 내부에는 길이방향으로 배출관로(410)가 형성되어 있다. 이에 따라 고주파 용해로(200)내의 용탕이 배출관로(410)를 통해 합금 와이어(W) 형태로 배출되게 된다. 이러한 배출가이드(400)는 흑연이나 세라믹, 또는 석영 등의 소재로 구성함이 바람직하며, 이의 배출관로(410) 내경은 Ø6으로 구성하였다.

냉각재킷(500;JACKET)은 합금 와이어(W)가 배출되는 배출가이드(400)의 하단부 외곽을 감싸도록 마련되는 것으로, 여기에는 냉각수 순환을 위한 인렛(510)과 아웃렛(520)이 마련되어 있다. 이에 따라 합금 와이어(W)는 냉각재킷(500)을 통해 적당하게 냉각되는 배출가이드(400) 하단부를 통해 배출되기 때문에, 끊어짐 없이 연속적으로 빠져나오게 된다.

한편, 인출롤러유닛(600)은 배출가이드(400)의 직하부에 위치하도록 프레임(100)의 중간부위에 배치되는 것으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 배출가이드(400)의 배출관로(410)로부터 합금 와이어(W)를 일정한 속도로 인출하기 위한 것이다. 즉, 서보모터(610)를 통해 구동하는 구동롤러(620)와 종동롤러(630) 사이로 합금 와이어(W)가 빠져나가도록 구성하며, 서보모터(610)의 회전속도를 제어함으로써 합금 와이어(W)의 인출속도가 결정된다. 그리고 프레임(100)의 하부에는 인출롤러유닛(600)을 빠져나오는 합금 와이어(W)를 약간의 라운드 값을 갖도록 밴딩시키면서 권선기(800)측으로 안내하는 가이드롤러(700)들이 공회전하도록 배치되어 있다.

또한, 권선기(800)는 도 1에 도시한 바와 같이, 가이드롤러(700)들을 통해 가이드되면서 프레임(100) 외측으로 빠져나오는 합금 와이어(W)를 롤 형태로 권선하기 위한 것으로, 여기에는 권선보빈(810)이 마련되며 이것 역시 서보모터(미도시)에 의해 회전속도가 제어된다.

<본 발명에 따른 수직형 연속주조장치의 작동 및 효과 설명>

다음에는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 수직형 연속주조장치의 작동 및 이에 따른 작용효과를 설명한다.

먼저, 내부용기(210)에 이종의 금속을 투입한 후 용해로-커버(300)를 닫는다. 본 발명의 실시 예에서는 내부용기(210)에 클래드재용 합금 와이어(W)가 요구되는 적합한 성분으로 이종의 금속을 중량비(예를 들면, 은(Ag) 60% 인 경우 구리(Cu) 40%를 중량비로 투입)로 투입한다.

그리고 고주파 유도전류코일(240)에 전류를 인가하면, 내부용기(210)에 투입된 금속은 고주파와 반응하여 녹아 용탕이 된다.(본 발명의 실시 예에서는 내부용기가 1,150℃로 유지되도록 설정하였다) 이때, 용해로-커버(300)는 냉각수로(330)를 순환하는 냉각수에 의해 냉각이 이루어지며, 고주파 용해로(200) 내부에는 불활성가스 공급라인(320)을 통해 불활성가스(아르곤 가스)가 투입된다. 이 불활성가스는 고온의 고주파 용해로(200) 내부에서 차폐 펜스를 형성하며, 이로 인해 용탕과 외부공기와의 접촉이 차단되어 용탕 산화현상이 발생되지 않는다. 또한, 고주파 용해로(200)에서는 고주파 출력에 의해 내부용기(210)에서의 용탕이 끓게 되며, 이것에 의해 별도의 교반장치 없이도 이종의 금속이 균일하게 혼합된다.

계속하여, 내부용기(210)내의 용탕은 배출가이드(400)의 배출관로(410)를 통해 직경이 Ø6인 합금 와이어(W) 형태로 배출된다. 이러한 합금 와이어(W)의 배출은 인출롤러유닛(600)의 구동속도에 따라 일정하게 이루어지며, 배출가이드(400) 하단부에 마련된 냉각재킷(500)에 의해 합금 와이어(W)가 어느 정도 냉각되면서 연속적으로 인출된다.

그리고 가이드롤러(700)들을 통해 가이드되면서 프레임(100) 외측으로 빠져나오는 합금 와이어(W)는 서보모터에 의해 회전하는 권선보빈(810)에 권선된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 수직형 연속주조장치에서는 불활성가스를 이용하여 용해로(200)에 진공분위기를 형성함으로써 산화를 방지하고 직경이 균일한 합금 와이어(W)를 연속적으로 생산할 수 있다. 또한, 용해로(200)를 고주파 유도전류를 통해 동작시킴으로써 별도의 교반장치 없이도 이종의 금속이 균일하게 혼합되어 균질의 합금 와이어를 생산할 수 있다.

100..프레임 200..고주파 용해로 210..내부용기
211..배출구 220..외부용기 230.에어갭
240..고주파 유도전류코일 300..용해로-커버 310..승하강 실린더
320..불활성가스 공급라인 330..냉각수로 400..배출가이드
410..배출관로 500..냉각재킷 510..인렛
520..아웃렛 600..인출롤러유닛 610..서보모터
620..구동롤러 630..종동롤러 700..가이드롤러
800..권선기 810..권선보빈

Claims

이종이상의 금속을 투입 용해한 후 합금 와이어(W)를 연속적으로 주조할 수 있는 수직형 연속주조장치에 있어서,
상기 수직형 연속주조장치는;
상기 수직형 연속주조장치의 외형을 이루는 프레임(100) 상부에 배치되며, 상부가 개방되어 금속을 수용하는 공간부가 형성되고 바닥에는 배출구(211)가 천공된 내부용기(210)와, 상기 내부용기(210)의 외곽을 이격되게 감싸면서 에어갭(230)을 형성하는 외부용기(220)와, 상기 외부용기(220)의 외곽을 감싸도록 배치되어 내부용기(210)에 담긴 금속을 녹여 용탕으로 만들기 위한 고주파 유도전류코일(240)을 포함하는 고주파 용해로(200)와;
상기 고주파 용해로(200)의 내부용기(210)와 외부용기(220)의 개방된 상부를 개폐하도록 승하강 실린더(310)를 통해 동작하며, 상기 고주파 용해로(200)내의 용탕과 외부공기와의 접촉을 차단하기 위한 불활성가스 공급라인(320)이 연결되며, 내부에는 냉각수로(330)가 형성된 용해로-커버(300)와;
상기 고주파 용해로(200)의 하부측에 결합되며, 상기 내부용기(210)의 배출구(211)와 연통되도록 내부에는 길이방향으로 배출관로(410)가 형성되어 용탕을 합금 와이어 형태로 배출시키는 배출가이드(400)와;
상기 배출가이드(400)의 하단부 외곽을 감싸도록 마련되며, 상기 배출가이드(400)의 배출관로(410)를 통해 배출되는 합금 와이어(W)를 냉각시키기 위한 냉각재킷(500)과;
상기 배출가이드(400)의 직하부에 위치하도록 상기 프레임(100)의 중간부위에 배치되며, 상기 배출가이드(400)의 배출관로(410)로부터 합금 와이어(W)를 일정한 속도로 인출하기 위한 인출롤러유닛(600)을; 구비하는 것을 특징으로 하는 합금 와이어를 제조하기 위한 수직형 연속주조장치.
제 1항에 있어서,
상기 수직형 연속주조장치는;
상기 인출롤러유닛(600)을 통해 인출되는 합금 와이어(W)를 롤 형태로 권선하기 위해 권선보빈(810)이 마련된 권선기(800)를; 더 구비하는 것을 특징으로 하는 합금 와이어를 제조하기 위한 수직형 연속주조장치.