KR20180063166A - 스트립 형상 금속 가공물을 연속적으로 제조하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents
스트립 형상 금속 가공물을 연속적으로 제조하기 위한 장치 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 스트립 형태의 금속 가공물을 연속적으로 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 용융물이 주조 영역에 도입되고, 주조 영역에 도입된 용융물은 적어도 부분적으로 응고되며, 적어도 부분적으로 응고된 용융물은 주조 영역 밖으로 이송되고, 중공체는 주조 영역에 도입된 용융물에 공급되며 가공물 내에 캡슐화된다. 본 발명은 또한 스트립 형태의 금속 가공물을 연속적으로 제조하기 위한 장치에 관한 것으로, 용융물이 도입될 수 있고 도입된 용융물이 적어도 부분적으로 응고될 수 있는 주조 영역을 가지며, 적어도 부분적으로 응고된 용융물을 주조 영역 밖으로 이송하기 위한 이송 장치, 특히 주조 롤러 또는 벨트, 및 주조 영역에 도입된 용융물에 중공체를 첨가하기 위한 첨가 장치를 구비한다.
Description
본 발명은 스트립-형상 금속 가공물을 연속적으로 제조하기 위한 방법으로서, 용융물이 주조 영역에 도입되고, 주조 영역에 도입된 용융물은 적어도 부분적으로 응고되며, 적어도 부분적으로 응고된 용융물은 주조 영역 밖으로 이송되는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 스트립-형상 금속 가공물을 연속적으로 제조하기 위한 장치, 및 이 형태의 가공물에 관한 것이다.
스트립-형상 금속 가공물은 예를 들어 스트립 주조 방법에 의해 제조될 수 있다. 이들 방법은 가공물의 연속적인, 최종-형상-근접(near-net-shape) 제조를 가능하게 하며, 그 결과 처리량이 증가된 저렴한 생산이 가능해진다.
이 형태의 방법은 DE 196 05 398 A1호에 공지되어 있다. 트윈-롤러 주조 압연으로도 지칭되는 이 방법에서는, 액체 금속 용융물이 두 개의 반대로 회전하는 주조 롤러 사이의 주조 영역에 도입된다. 용융물은 주조 롤러의 표면 상에서 응고되어 두 개의 셸들을 형성하며, 이들 셸들은 압축되어 주조 롤러 사이의 갭에서 가공물을 형성하고, 주조 영역 밖으로 이송된다. 가공물의 강도 특성을 증가시키기 위해, 예를 들어 입자 또는 섬유와 같은 보강 성분이 용융물에 첨가되고, 가공물에 통합되며, 따라서 복합 재료가 형성된다.
그러나 제조된 가공물은 예를 들어 차량 생산과 같은 몇몇 적용 분야에서 너무 높다고 간주되는 중량을 갖는 것이 불리한 것으로 밝혀졌다. 따라서 중량이 감소된 가공물을 얻을 필요가 있다.
본 발명의 목적은 제조된 가공물의 중량을 감소시키는 것이다.
상기 목적은 스트립-형상 금속 가공물을 연속적으로 제조하기 위한 방법으로서, 용융물이 주조 영역에 도입되고, 주조 영역에 도입된 용융물은 적어도 부분적으로 응고되며, 적어도 부분적으로 응고된 용융물은 주조 영역 밖으로 이송되고, 주조 영역에 도입된 용융물에 중공체가 첨가되어 가공물 내에 캡슐화되는, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 방법에 의해 달성된다.
용융물에 첨가되는 중공체는 용융물의 응고 시에 캡슐화된다. 이와 관련하여, 중공체에 의해 형성된 공동을 갖는 가공물을 얻을 수 있다. 중공체는 용융물의 재료에 비해서 낮은 밀도를 갖기 때문에, 가공물의 중량이 감소된다.
본 발명에 따른 방법은 최종-형상-근접 가공물을 제조하기 위해 사용될 수 있으며, 이것은 미리 정해진 부품 두께를 달성하기 위해서 후속적으로 상당한 성형이 전혀 요구되지 않는다는 장점을 수반한다. 따라서, 가공물에 생성된 공동이 후속 성형에 의해 크기 감소되는 상황을 피할 수 있다.
이 형태의 가공물은 신택틱(syntactic) 발포체, 특히 신택틱 금속 발포체 또는 복합 금속 발포체로 지칭되기도 한다.
중공체의 재료, 특히 중공체의 외피의 재료는 용융물의 재료보다 높은 융점을 갖는 것이 바람직하며, 따라서 용융물 내의 중공체의 용융을 두려워할 필요가 없다. 중공체, 특히 중공체의 외피의 융점은 예를 들어 1500℃ 초과, 바람직하게 1800℃ 초과, 특히 바람직하게 2000℃ 초과일 수 있다. 용융물의 재료는 스틸 재료인 것이 바람직하다. 대안으로서 또는 추가적으로, 용융물의 재료는 알루미늄, 티타늄, 아연, 구리, 크롬, 니켈 또는 마그네슘을 함유할 수 있다.
하나의 유리한 구성은 중공체가 중공 구체의 형태인 것을 제공한다. 중공 구체는 5mm 미만, 바람직하게 3mm 미만, 특히 바람직하게 2mm 미만의 직경을 가질 수 있다.
중공체가 무기 재료, 특히 세라믹 재료를 포함하면 추가로 유리하다. 예로서, 중공체는 산화 알루미늄(Al2O3), 이산화 지르코늄(ZrO2), 탄화 규소(SiC), 탄화 붕소(B4C), 질화 규소(Si3N4), 붕화 티타늄(TiB2), 탄화 텅스텐(WC), 탄화 티타늄(TiC), 이산화 규소(SiO2) 또는 상기 재료의 조합을 포함할 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 중공체는 금속 재료, 예를 들어 철 또는 철 합금을 포함할 수 있다. 중공체는 금속간 화합물로 구성되는 것이 바람직하다. 추가 대안에 따르면, 중공체는 상기 세라믹 재료와 하나 이상의 금속의 조합으로 구성될 수 있다.
중공체가 주조 영역에 도입된 용융물에 첨가되기 전에 예열되면 유리한 것으로 밝혀졌다. 예열로 인해, 중공체는 고온으로 될 수 있으며, 고온에서는 용융물이 중공체와의 초기 접촉 시에 바람직하지 않게 응고될 위험이 감소된다. 예로서, 중공체는 용융물의 액상선 온도를 0.6배 초과하는, 바람직하게 용융물의 액상선 온도를 0.7배 초과하는, 특히 바람직하게 용융물의 액상선 온도를 0.9배 초과하는 온도로 예열될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 용융물의 높은 유동 속도와 더불어 높은 처리 속도를 달성할 수 있게 한다. 중공체는 용융물의 유동에 의해 인입될 수 있으며, 따라서 중공체의 낮은 밀도에도 불구하고 중공체의 부유(floating)를 무산시킬 수 있다.
하나의 바람직한 구성은 중공체가 캐리어 요소에 고정되고 이후 주조 영역에 도입된 용융물에 캐리어 요소와 함께 첨가되는 것을 제공한다. 중공체가 캐리어 요소에 고정되기 때문에, 중공체의 낮은 밀도로 인한 용융물 내에서의 중공체의 바람직하지 않은 부유를 추가로 무산시킬 수 있다. 중공체는 캐리어 요소에 의해 용융물로 안내될 수 있다.
이와 관련하여, 캐리어 요소가 주조 영역에 도입된 용융물에 첨가되기 전에 중공체와 함께 예열되면 용융물이 중공체와의 초기 접촉 시에 바람직하지 않게 응고되는 위험이 감소되므로 유리한 것으로 밝혀졌다.
캐리어 요소는 바람직하게 용융물 내에서 용융되므로, 캐리어 요소에 고정된 중공체가 분리된다. 캐리어 요소의 용융의 결과로, 중공체는 적어도 용융물 내에서 작은 정도로 움직일 수 있다. 따라서 가공물 내에서 중공체의 특정 분포를 설정할 수 있다. 캐리어 요소의 재료는 중공체의 융점보다 낮은 온도에 놓이는 융점을 갖는 방식으로 선택되는 것이 바람직하다. 캐리어 요소의 융점이 용융물의 재료의 융점보다 낮거나 그와 동일한 온도에 놓이면 캐리어 요소를 용융물의 온도를 넘어서 가열할 필요가 없으므로 더 바람직하다. 캐리어 요소의 재료가 용융물의 재료와 동일한 것이 특히 바람직하다. 예로서, 캐리어 요소와 용융물은 스틸 재료로 구성될 수 있다.
하나의 유리한 구성은 캐리어 요소가 가요성 형태를 가지며, 특히 그물(net), 튜브 또는 필름 형태인 것을 제공한다. 가요성 캐리어 요소는 간단한 방식으로 장착될 수 있으며, 예를 들어 분배 릴 상에 권취될 수 있다. 캐리어 요소는 금속 그물, 금속 튜브 또는 금속 필름, 특히 스틸 그물, 스틸 튜브 또는 스틸 필름인 것이 바람직하다. 그물 형태의 캐리어 요소의 경우에는, 중공체가 포켓 내에 배치될 수 있다. 필름 형태의 캐리어 요소의 경우에는, 중공체가 필름의 두 표면 사이에 캡슐화될 수 있다.
캐리어 요소가 스트립 형태이고 용융물에 연속적으로 첨가되는 구성이 바람직하다. 연속 주조 방법에서 용융물에 중공체를 첨가하는 것은 마찬가지로 스트립형 캐리어 요소에 의해 연속적으로 이루어질 수 있다.
하나의 첨가 장치, 특히 하나의 랜스(lance)의 출구가, 주조 영역에 도입된 용융물의 표면 아래에 배치되고, 중공체가 첨가 장치의 출구에 의해 용융물에 첨가되면 유리한 것으로 밝혀졌다. 중공체는 느슨하게 또는 캐리어 요소에 의해 첨가될 수 있다. 용융물 내로 통하는 첨가 장치에 의해, 중공체는 용융물 내에 직접 도입될 수 있다. 출구의 위치를 설정함으로써, 제조된 가공물 내의 중공체 위치가 설정되는 것도 가능하다. 첨가 장치는 수집 용기에 연결될 수 있으며, 중공체는 느슨하게 또는 캐리어 요소 내에 수용되어 저장된다. 중공체를 예열하기 위해 첨가 장치, 특히 첨가 장치의 출구를 가열하는 것이 바람직하다.
복수의 첨가 장치, 특히 복수의 랜스의 출구들이, 주조 영역에 도입된 용융물의 표면 아래에 배치되고, 중공체가 첨가 장치들의 출구들에 의해 용융물에 첨가되면 추가로 바람직하다. 상이한 형태의 중공체가 복수의 첨가 장치에 의해 용융물에 시간적으로 동시에 또는 오프셋되어 첨가될 수 있다. 예로서, 다양한 첨가 장치에 의해 상이한 크기 또는 상이한 재료 조성의 중공체를 공급할 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 중공체는 복수의 첨가 장치에 의해 주조 영역의 복수의 위치에 공급될 수 있으며, 따라서 중공체는 제조된 가공물 내에서 복수의 영역에 배치된다.
하나의 유리한 구성에 따르면, 용융물이 도입되는 주조 영역은 두 개의 반대로 회전하는 주조 롤러 사이에 배치되며, 이들 주조 롤러는 용융물이 응고되어 주조 롤러의 롤러 표면 상에 셸들을 형성하도록 냉각되고, 셸들은 주조 롤러 사이에 형성된 갭에서 압축된다. 이와 관련하여, 스트립 주조를 위해 트윈-롤러 방법이 제공된다. 용융물은 실질적으로 수직 방향으로 도입될 수 있다(수직 트윈-롤러 방법). 중공체는 수직 방향으로 또는 수직 방향에 대해 경사지는 대각선 방향으로 첨가될 수 있다.
이러한 방법의 경우에, 중공체가 두 개의 롤러 사이의 기하학적 중심을 내포하는 주조 영역의 부분에 도입되면, 제조된 가공물이 그 내부 영역에서 표면에 가까운 가장자리 영역에 비해 증가된 중공체 밀도를 가지므로 유리하다. 예로서, 이것은 가공물의 표면이 후속 처리 단계에서 처리되어야 할 때 유리할 수 있다. 재료가 후속 처리 과정에서 표면으로부터 제거되면, 이는 균질한 폐기물을 생성하며, 이 폐기물은 용융물의 재료뿐 아니라 중공체도 추가로 포함하는 폐기물보다 적은 비용으로 폐기 또는 재사용될 수 있다. 또한, 두 개의 롤러 사이의 기하학적 중심을 내포하는 주조 영역의 부분에 중공체를 도입하는 것은 폐쇄된 가공물 표면을 얻을 수 있게 한다.
상기 방법의 하나의 유리한 구성에 따르면, 용융물에 대한 중공체의 첨가는 가공물에 중공체가 없는 영역을 형성하기 위해 중단된다. 이러한 처리 방식에 의해, 후속 처리 단계에서 성형되거나 결합되는 영역은 재료의 처리 특성 및 차후 부품 특성에 국소적으로 영향을 미치기 위해 중공체가 없는 방식으로 형성될 수 있다.
추가적인 유리한 구성에 따르면, 용융물은 컨베이어 벨트 상에 배치되는 주조 영역에 도입될 수 있다. 컨베이어 벨트는 바람직하게 수평 방향으로 이동될 수 있다. 컨베이어 벨트 및/또는 컨베이어 벨트를 측방향으로 한정하는 컨베이어 벽은 냉각될 수 있으며, 따라서 용융물은 응고되어 중공체를 캡슐화한다.
서두에서 언급된 목적은, 용융물이 도입될 수 있고 도입된 용융물이 적어도 부분적으로 응고될 수 있는 주조 영역을 포함하는, 스트립-형상 금속 가공물을 연속적으로 제조하기 위한 장치로서, 적어도 부분적으로 응고된 용융물을 주조 영역 밖으로 이송하기 위한 이송 장치, 특히 주조 롤러 또는 벨트, 및 주조 영역에 도입된 용융물에 중공체를 첨가하기 위한 첨가 장치를 구비하는 제조 장치에 의해 추가로 달성된다.
본 발명에 따른 방법에 의해 달성되는 것과 동일한 장점이 상기 장치에 의해 달성된다.
상기 장치는 두 개의 반대로 회전하는 주조 롤러 사이에 배치되는 주조 영역을 포함하는 것이 바람직하다. 주조 롤러는 냉각될 수 있고, 따라서 용융물은 응고되어 주조 롤러의 롤러 표면 상에 셸들을 형성할 수 있으며, 셸들은 주조 롤러 사이에 형성된 갭에서 압축될 수 있다. 또한, 상기 장치는 용융물을 수직 방향으로 도입하기 위한 공급부를 포함할 수 있다. 첨가 장치는 중공체가 수직 방향에 대해 경사져서 첨가될 수 있는 방식으로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 상기 장치는 수직 트윈-롤러 방법을 위한 스트립-주조 장치의 형태인 것이 바람직하다.
전술한 유리한 구성에 추가적으로, 상기 방법과 관련하여 설명된 유리한 특징들은 또한 장치를 위해 단독으로 또는 조합하여 적용될 수 있다.
본 발명의 추가 상세, 특징 및 장점은 도면으로부터 또한 도면에 기초한 바람직한 실시예의 하기 설명으로부터 명백해진다. 이들 도면은 본 발명의 개념에 제한적인 영향을 미치지 않는 본 발명의 예시적 실시예를 도시할 뿐이다.
도 1은 본 발명에 따른 제조 장치의 제1 예시적 실시예의 개략 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제조 장치의 제2 예시적 실시예의 개략 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 가공물의 제1 예시적 실시예의 단면 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 가공물의 제2 예시적 실시예의 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 가공물의 제3 예시적 실시예의 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 가공물의 제4 예시적 실시예의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제조 장치의 제2 예시적 실시예의 개략 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 가공물의 제1 예시적 실시예의 단면 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 가공물의 제2 예시적 실시예의 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 가공물의 제3 예시적 실시예의 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 가공물의 제4 예시적 실시예의 개략 단면도이다.
다양한 도면에서, 동일한 부분은 항상 동일한 참조 부호가 병기되며, 따라서 일반적으로 각각의 경우에 한번만 지칭되거나 언급된다.
도 1은 스트립-형상 금속 가공물(15)을 연속적으로 제조하기 위한 장치(1)의 제1 예시적 실시예를 도시하며, 이 장치는 감소된 중량의 가공물(15)을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 상기 장치는 수직 트윈-롤러 방법에 따른 제조 장치로서 구체화된다. 이는 모터에 의해 반대로 회전 구동되는 제1 주조 롤러(6) 및 제2 주조 롤러(7)를 포함한다. 두 개의 주조 롤러(6, 7)의 회전 방향은 화살표 A, B로 지칭된다. 주조 롤러(6, 7) 사이에는 갭(21)이 제공되며, 이 갭은 바람직하게 0.5mm 내지 5mm 범위의, 특히 바람직하게 3mm의 갭 폭을 갖는다.
액체 금속 용융물(5)이 채워지는 용기(2)가 주조 롤러(6, 7) 위의 영역에 배치된다. 예로서, 용융물(5)의 재료는 스틸, 알루미늄, 티타늄, 아연, 구리, 크롬, 니켈, 마그네슘 또는 상기 재료들의 조합을 함유할 수 있다. 용기(2)는 용기의 하측에 배치되는 공급부(3)를 포함하며, 상기 공급부에 의해 액체 용융물(5)은 용융 풀(melt pool)로도 지칭되는 상기 장치(1)의 주조 영역(4)에 공급된다. 이 경우에, 공급부(3)는 주조 영역(4)에 도입된 액체 용융물(5)의 표면(20) 아래로 침지된다.
주조 롤러(6, 7), 특히 주조 영역(4)에 도입된 용융물(5)과 접촉하게 되는 주조 롤러(6, 7)의 롤러 표면은 도면에 도시되어 있지 않은 냉각 조립체에 의해 냉각된다. 이 냉각의 결과로, 용융물(5)은 롤러 표면 상에서 적어도 부분적으로 응고되며, 따라서 부분적으로 응고된 용융물(11)의 스트립 셸로 지칭되는 것이 롤러 표면 상에 형성된다. 스트립 셸들은 주조 롤러(6, 7)에 접착되며, 주조 롤러(6, 7)의 회전 운동에 의해 갭(21)의 방향으로 이송된다. 제1 주조 롤러(6) 및 제2 주조 롤러(7) 상에 형성된 두 개의 스트립 셸들은 갭(21) 이전의 영역에서 압축되고, 함께 융합된다. 이와 관련하여, 적어도 부분적으로 응고된 용융물(11)은 주조 영역(4) 밖으로 이송된다. 스트립-형상 가공물(15)이 형성되며 아래쪽으로 방출된다. 가공물(15)의 두께는 갭(21)의 갭 폭에 종속되며, 0.5mm 내지 5mm의 범위에 놓이고, 바람직하게 3mm이다. 후속 처리 단계에서, 가공물(15)은 권취될 수 있고 그리고/또는 추가로 처리될 수 있다.
제조 장치(1)의 시동을 촉진하기 위해, 제조 장치(1)는 코일(8)에서 풀려나오는 시동 벨트(9)를 포함한다.
본 발명에 따르면, 장치(1)에서는 주조 영역(4)에 이미 도입된 용융물(5)에 추가적으로, 중공체(12)가 도입된다. 중공체(12)는 응고되는 용융물(5) 내에 및/또는 이미 부분적으로 응고된 용융물(11)로 형성된 스트립 셸들 사이에 통합되며, 따라서 상기 중공체는 제조된 가공물(15) 내에 캡슐화된다. 중공체(12)의 재료, 특히 중공체(12)의 외피의 재료는 용융물(5)의 재료보다 높은 융점을 가지며, 따라서 용융물(5) 내의 중공체(12)의 용융을 두려워할 필요가 없다. 중공체(12)는 가공물(15) 내에 한정된 공동을 형성하고, 이들 공동은 가공물(15)의 밀도를 저하시키며 따라서 중량 감소에 기여한다. 이와 관련하여, 신택틱 발포체의 방식으로 구체화되는 스트립-형상 가공물이 얻어진다. 중공체(12)는 바람직하게 중공 구체의 형태이며, 중공 구체의 직경은 5mm 미만, 바람직하게 3mm 미만, 특히 바람직하게 2mm 미만의 범위에 놓인다. 세라믹 재료로 제조된 중공체(12)가 사용되는 것이 바람직하며, 그 결과 가공물(15)의 강성 및/또는 마모 거동이 향상될 수 있다. 예로서, 중공체(12)는 산화 알루미늄(Al2O3), 이산화 지르코늄(ZrO2), 탄화 규소(SiC), 탄화 붕소(B4C), 질화 규소(Si3N4), 붕화 티타늄(TiB2), 탄화 텅스텐(WC), 탄화 티타늄(TiC) 또는 이산화 규소(SiO2)를 포함할 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 중공체(12)는 금속 재료, 예를 들어 철을 포함할 수 있다. 중공체(12)는 금속간 화합물로 구성되는 것이 바람직하다. 추가 대안에 따르면, 중공체(12)는 상기 세라믹 재료와 하나 이상의 금속의 조합으로 구성될 수 있다.
중공체(12)의 첨가를 위해서, 제조 장치(1)는 주조 영역(4) 위에 배치되는 첨가 장치(22)를 포함한다. 첨가 장치는 캐리어 요소(13)를 포함한다. 중공체(12)는 캐리어 요소(13)에 고정되고, 따라서 주조 영역(4)에 도입된 용융물(5)에 캐리어 요소(13)와 함께 첨가될 수 있으며, 용융물(5) 내에서 중공체(12)의 부유를 두려워할 필요가 없다. 캐리어 요소(13)는 가요성, 스트립형 캐리어 요소(13), 예를 들어 그물, 튜브 또는 필름의 형태이다. 첨가 장치(22)는 추가로 분배 릴(14)을 포함하며, 이 분배 릴 상에는 중공체(12)를 구비한 캐리어 요소(13)가 권취 형태로 존재한다. 캐리어 요소(13)의 재료의 융점은 중공체의 융점보다 낮은 온도에 놓이고 용융물(5)의 재료의 융점보다 낮거나 그와 동일한 온도에 놓이며, 따라서 캐리어 요소(13)는 용융물(5) 내에서 용융되고 캐리어 요소(13) 내에 고정된 중공체(12)는 용융물(5) 내로 분리된다. 따라서 중공체(12)는 캐리어 요소(13)에 의해 주조 영역(4)에 연속적으로 공급된다.
제조 장치(1)는 예열 장치(도면에 도시되어 있지 않음)를 추가로 포함하며, 상기 예열 장치에 의해 캐리어 요소(13) 및 중공체(12)가 예열되고, 따라서 캐리어 요소(13) 및 중공체(12)가 용융물(5)에 도입될 때 용융물(5)의 응고 위험이 감소된다. 예열은 용융물(5)의 액상선 온도를 0.6배 초과하는, 바람직하게 용융물(5)의 액상선 온도를 0.7배 초과하는, 특히 바람직하게 용융물(5)의 액상선 온도를 0.9배 초과하는 온도로 이루어진다.
도 2는 스트립-형상 금속 가공물(15)을 연속적으로 제조하기 위한 장치(1)의 제2 예시적 실시예를 도시하며, 상기 장치는 용융물(5)에 대한 중공체(12)의 첨가와 관련해서만 제1 예시적 실시예에 따른 장치(1)와 다르다. 제2 예시적 실시예에 따른 장치(1)는 랜스 방식으로 구체화되는 중공체(12)를 첨가하기 위한 첨가 장치(18)를 포함한다. 주조 영역(4)에 수용된 용융물(5)의 표면(20) 아래에 첨가 장치(18)의 출구(19)가 배치된다. 중공체(12)는 느슨하게 첨가될 수 있다. 이를 위해서, 첨가 장치(18)는 중공체(12)가 저장되어 있는 수집 용기(25)에 연결된다. 수집 용기(25)는 경우에 따라서 중공체(12)를 예열하기 위한 가열 장치를 구비할 수 있다. 첨가 장치(18), 특히 첨가 장치(18)의 출구(19)는 가열되는 것이 바람직하다.
제2 예시적 실시예의 변형예에서는, 캐리어 요소(13)에 고정되는 중공체(12)가 첨가 장치(18)에 의해 용융물(5)에 첨가된다. 이를 위해, 예로서, 캐리어 요소(13)는 분배 릴로부터 풀려나오며 첨가 장치(18), 특히 그 출구(19)에 의해 용융물(5)의 표면(20) 아래에서 주조 영역(4)에 도입된다.
제2 예시적 실시예의 추가 변형예에 따르면, 제조 장치(1)는 복수의 첨가 장치(18), 특히 복수의 랜스를 포함한다. 상기 첨가 장치(18)의 출구(19)는 주조 영역(4)의 상이한 부분을 향해서 배향될 수 있으며, 따라서 중공체는 상이한 위치에서 가공물(15)에 캡슐화된다.
도 3은 본 발명에 따른 장치(1)를 사용하여 또는 본 발명에 따른 방법에 의해 얻어질 수 있는 스트립-형상 금속 가공물(15)의 제1 예시적 실시예를 도시한다. 스트립-형상 가공물(15)은 실질적으로 장방형의 단면적을 갖는다. 가공물(15)의 표면(26)은 매끄러운 형태를 갖는다. 중공체(12)의 밀도는 가공물(15)의 내부에 위치하는 내부 영역(17)에서보다 가공물의 외부 윤곽과 바로 인접하는 가장자리 영역(16)에서 더 낮다. 가장자리 영역(16)은 중공체가 없는 방식으로 형성되는 것이 바람직한 반면에, 내부 영역(17)에는 중공체(12)가 조밀하게 패킹된다. 이와 관련하여, 가공물(15)은 다공성 코어와 매끄러운 표면(26)을 포함하는 금속 시트의 방식으로 형성된다. 이 형태의 가공물(15)은 다공성 코어로 인한 중량 감소의 장점을, 실질적으로 용융물의 재료로 구성되는 매끄러운 표면의 양호한 성형성, 고연성과 같은 양호한 기계적 특성, 및/또는 접합성과 조합한다. 가공물(15)은 최종-형상-근접 반완성 제품으로서 후속 처리 단계에 공급될 수 있다.
도 4는 스트립-형상 금속 가공물(15)의 제2 예시적 실시예의 개략 단면도이다. 상기 가공물(15)을 제조하기 위해서, 용융물(5)에 대한 중공체(12)의 첨가는 가공물(15)에 중공체 밀도가 높은 부분(24)과 중공체 밀도가 낮은, 특히 중공체가 없는 부분(23)을 번갈아 형성하기 위해 일시적으로 중단되었다. 중공체 밀도가 낮은 상기 부분(23)에서, 가공물(15)은 후속 처리 단계에서 성형 및/또는 접합될 수 있다. 중공체 밀도가 높은 부분(24)과 중공체 밀도가 낮은 부분(23)은 가공물(15) 내에서 가공물(15)의 폭방향 및 두께 방향으로 연장된다.
도 5는 스트립-형상 금속 가공물(15)의 제3 예시적 실시예를 도시한다. 상기 가공물(15)의 제조 시에, 중공체(12)는 복수의 영역에 동시에 도입되었으며, 따라서 중공체 밀도가 증가된 복수의 영역이 형성되었다. 중공체 밀도가 증가된 영역은 가공물(15)의 폭방향 및/또는 두께 방향으로 상호 이격된다.
도 6은 스트립-형상 금속 가공물(15)의 제4 예시적 실시예를 도시한다. 상기 가공물(15)의 제조 중에, 중공체들(12)은 복수의 영역에 동시에 도입되었으며, 따라서 중공체 밀도가 증가된 복수의 영역이 형성되었다. 중공체 밀도가 증가된 영역은 가공물(15)의 폭방향 및/또는 두께 방향으로 상호 이격된다. 또한, 용융물(5)에 대한 중공체(12)의 첨가는 가공물(15)에 중공체 밀도가 높은 부분(24)과 중공체 밀도가 낮은, 특히 중공체가 없는 부분(23)을 번갈아 형성하기 위해 일시적으로 중단되었다.
상기 장치(1)는 스트립-형상 금속 가공물(15)을 연속적으로 제조하기 위한 방법을 수행하며, 용융물(5)이 주조 영역(4)에 도입되고, 주조 영역(4)에 도입된 용융물(5)은 적어도 부분적으로 응고되며, 적어도 부분적으로 응고된 용융물(11)은 주조 영역(4) 밖으로 이송되고, 중공체(12)는 주조 영역(4)에 도입된 용융물(5)에 첨가되며 가공물(15) 내에 캡슐화된다. 따라서 가공물(15)의 중량 감소를 달성할 수 있다.
1: 제조 장치
2: 용기
3: 공급부
4: 주조 영역
5: 용융물
6: 주조 롤러
7: 주조 롤러
8: 코일
9: 시동 벨트
11: 응고된 용융물
12: 중공체
13: 캐리어 요소
14: 분배 릴
15: 가공물
16: 가장자리 영역
17: 내부 영역
18: 첨가 장치
19: 출구
20: 용융물의 표면
21: 갭
22: 첨가 장치
23: 중공체가 없는 부분
24: 중공체 밀도가 높은 부분
25: 수집 용기
26: 표면
A: 회전 방향
B: 회전 방향
2: 용기
3: 공급부
4: 주조 영역
5: 용융물
6: 주조 롤러
7: 주조 롤러
8: 코일
9: 시동 벨트
11: 응고된 용융물
12: 중공체
13: 캐리어 요소
14: 분배 릴
15: 가공물
16: 가장자리 영역
17: 내부 영역
18: 첨가 장치
19: 출구
20: 용융물의 표면
21: 갭
22: 첨가 장치
23: 중공체가 없는 부분
24: 중공체 밀도가 높은 부분
25: 수집 용기
26: 표면
A: 회전 방향
B: 회전 방향
Claims (17)
- 스트립-형상 금속 가공물(15)을 연속적으로 제조하기 위한 방법이며,
용융물(5)이 주조 영역(4)에 도입되고, 주조 영역(4)에 도입된 용융물(5)은 적어도 부분적으로 응고되며, 적어도 부분적으로 응고된 용융물(11)은 주조 영역(4) 밖으로 이송되는, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 방법에 있어서,
주조 영역(4)에 도입된 용융물(5)에 중공체(12)가 첨가되고 가공물(15) 내에 캡슐화되는 것을 특징으로 하는, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 방법. - 제1항에 있어서, 중공체(12)의 재료는 용융물(5)의 재료보다 높은 융점을 갖는, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 중공체(12)는 중공 구체의 형태인, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 중공체(12)는 금속 재료, 특히 철 또는 철 합금, 또는 세라믹 재료, 특히 산화 알루미늄, 이산화 지르코늄, 탄화 규소, 탄화 붕소, 질화 규소, 붕화 티타늄, 탄화 텅스텐, 탄화 티타늄, 이산화 규소 또는 상기 재료의 조합을 포함하는, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 중공체(12)는 주조 영역(4)에 도입된 용융물(5)에 첨가되기 전에 예열되는, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 중공체(12)는 캐리어 요소(13)에 고정되며, 이후 주조 영역(4)에 도입된 용융물(5)에 캐리어 요소(13)와 함께 첨가되는, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 방법.
- 제6항에 있어서, 캐리어 요소(13)는 주조 영역(4)에 도입된 용융물(5)에 첨가되기 전에 중공체(12)와 함께 예열되는, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 방법.
- 제6항 또는 제7항에 있어서, 캐리어 요소(13)는 용융물(5) 내에서 용융되므로, 캐리어 요소(13)에 고정된 중공체(12)가 분리되는, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 방법.
- 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 캐리어 요소(13)는 그물 또는 필름의 형태인, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 방법.
- 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 캐리어 요소(13)는 스트립 형태를 가지며 용융물(5)에 연속적으로 첨가되는, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 첨가 장치(18), 특히 랜스(lance)의 출구(19)는 주조 영역(4)에 도입된 용융물(5)의 표면(20) 아래에 배치되며, 중공체(12)는 첨가 장치(18)의 출구(19)에 의해 용융물(5)에 첨가되는, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 방법.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 첨가 장치(18), 특히 복수의 랜스의 출구들(19)은 주조 영역(4)에 도입된 용융물(5)의 표면(20) 아래에 배치되며, 중공체(12)는 첨가 장치들(18)의 출구들(19)에 의해 용융물(5)에 첨가되는, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 방법.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 주조 영역(4)은 두 개의 반대로 회전하는 주조 롤러(6, 7) 사이에 배치되고, 주조 롤러(6, 7)는 냉각되므로, 용융물(5)은 응고되어 주조 롤러(6, 7)의 롤러 표면 상에 셸들을 형성하고, 셸들은 주조 롤러(6, 7) 사이에 형성된 갭(21)에서 압축되는, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 방법.
- 제13항에 있어서, 중공체(12)는 두 개의 주조 롤러(6, 7) 사이에 기하학적 중심을 내포하는 주조 영역(4)의 부분에 도입되는, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 방법.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 용융물(5)에 대한 중공체(12)의 첨가는 가공물(15) 내에 중공체가 없는 영역(23)을 형성하기 위해 중단되는, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 방법.
- 용융물(5)이 도입될 수 있고 도입된 용융물(5)이 적어도 부분적으로 응고될 수 있는 주조 영역(4)을 포함하는, 스트립-형상 금속 가공물(15)을 연속적으로 제조하기 위한 장치이며,
적어도 부분적으로 응고된 용융물(11)을 주조 영역(4) 밖으로 이송하기 위한 이송 장치, 특히 주조 롤러(6, 7) 또는 벨트를 구비하는, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 장치에 있어서,
주조 영역(4)에 도입된 용융물(5)에 중공체(12)를 첨가하기 위한 첨가 장치(18, 22)를 특징으로 하는, 스트립-형상 금속 가공물의 연속적 제조 장치. - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는, 스트립-형상 금속 가공물.
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