KR20190078263A - 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치 및 그 주조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치는, 마그네슘 합금 잉곳 표면의 수분 및 유분을 제거하기 위한 예열로와, 상기 마그네슘 합금 잉곳을 용해하여 마그네슘 합금 용탕을 제조하는 용해로와, 상기 마그네슘 합금 용탕의 온도를 일정하게 유지하면서 이동시키는 보온로와, 상기 보온로로부터 제공된 상기 마그네슘 합금 용탕을 일정한 속도로 공급하기 위한 턴디쉬와, 상기 턴디쉬로부터 상기 마그네슘 합금 용탕을 제공받아 마그네슘 합금 빌렛으로 제조하는 몰드부와, 상기 몰드부의 하부에 설치되고 전자기장을 인가하여 상기 마그네슘 합금 용탕을 교반하는 전자기 교반장치, 및 상기 마그네슘 합금 빌렛을 냉각시켜 응고시키기 위한 응고부를 포함하고, 상기 몰드부의 내부에는, 상기 마그네슘 합금 용탕을 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 냉각수로가 구비된다.
Description
본 발명은 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치 및 그 주조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마그네슘 합금 빌렛을 반연속적인 공정이 아닌 연속적인 공정으로 제조할 수 있는 연속 주조 장치 및 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 방법에 관한 것이다.
마그네슘은 실용 금속 중 가장 가벼우면서 우수한 비강도로 인해 자동차 및 IT용 부품에 활용되고 있으며, 최근 그 수요는 지속적으로 증가하고 있다. 기존 마그네슘 합금은 대부분 다이캐스팅 공정으로 제조되었으나, 최근 적용 부품의 증가와 부품의 신뢰성 측면에서 전신재 등에 대한 수요가 확대되고 있는 추세이다. 특히, 마그네슘 합금 빌렛은 압출재 또는 단조재로 소성 가공되어 현재 LED용 방열판, 전열기용 소재 및 단조용 휠 등에 활용되고 있다. 우수한 비강도 및 방열 특성으로 인해 수요가 지속적으로 증가하고 있어 마그네슘 합금 빌렛의 연속 주조시 건전한 빌렛을 주조하는 것은 공정상 중요하다.
기존의 마그네슘 합금 빌렛 주조 방법은, 보온로에서 공급된 용탕이 하부 멜트 콘테이너에 유입되고, 이는 상부 몰드로 이송되면서 빌렛이 주조되고, 일정 길이로 절단하나, 마그네슘은 밀도가 낮아 용탕을 공급하는 보온로에서 일정 압력 이상으로 가스로 가압해야 주조가 가능하여 안정적인 연속 주조가 곤란하다는 문제가 있다.
다른 방법으로, 마그네슘 합금 용탕을 통형 단열 주형에서 냉각하면서 빌렛의 표면에 냉각액을 분사하여 수평으로 연속 주조하는 기술이 있으나, 이 공정은 수평으로 연주하면서 빌렛과 몰드 사이의 틈에 발화가스를 공급하면서 품질을 제어하는 방법으로, 분위기 제어가 필요하며, 생산성 측면에서 제약이 있다.
본 발명에 따르면, 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 과정 중 몰드 내에서 균일한 냉각능 확보를 통해 건전한 표면을 가지면서 등축정율이 개선된 마그네슘 합금 빌렛을 보호가스 분위기 하에서 용이하게 제조할 수 있는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치 및 그 주조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치는, 마그네슘 합금 잉곳 표면의 수분 및 유분을 제거하기 위한 예열로와, 상기 마그네슘 합금 잉곳을 용해하여 마그네슘 합금 용탕을 제조하는 용해로와, 상기 마그네슘 합금 용탕의 온도를 일정하게 유지하면서 이동시키는 보온로와, 상기 보온로로부터 제공된 상기 마그네슘 합금 용탕을 일정한 속도로 공급하기 위한 턴디쉬와, 상기 턴디쉬로부터 상기 마그네슘 합금 용탕을 제공받아 마그네슘 합금 빌렛으로 제조하는 몰드부와, 상기 몰드부의 하부에 설치되고 전자기장을 인가하여 상기 마그네슘 합금 용탕을 교반하는 전자기 교반장치, 및 상기 마그네슘 합금 빌렛을 냉각시켜 응고시키기 위한 응고부를 포함하고, 상기 몰드부의 내부에는, 상기 마그네슘 합금 용탕을 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 냉각수로가 구비된다.
상기 예열로의 온도는 190℃ 내지 210℃일 수 있다.
상기 용해로의 온도는 300℃ 이상일 수 있다.
상기 용해로에는 SF6와 CO2의 혼합가스가 제공될 수 있다.
상기 보온로에는 SF6와 CO2의 혼합가스가 제공될 수 있다.
상기 턴디쉬에는 SF6와 CO2의 혼합가스가 제공될 수 있다.
상기 턴디쉬의 온도는 690℃ 내지 710℃일 수 있다.
상기 몰드부로의 마그네슘 합금 용탕의 공급은 상기 턴디쉬 내 스톱퍼(stopper)의 개폐에 의해 이루어질 수 있다.
상기 냉각수로는 냉각수가 상기 몰드부의 하부로부터 유입되어 상기 몰드부의 중심부를 통과한 후 다시 상기 몰드부의 하부로 냉각수가 유출되도록 형성될 수 있다.
상기 냉각수의 온도는 19℃ 내지 21℃일 수 있다.
상기 냉각수로 내에 흐르는 냉각수의 유량은 50l/min. 내지 80l/min.일 수 있다.
상기 응고부는 미응고된 상기 마그네슘 합금 용탕을 향하여 경사진 방향으로 냉각수를 직접 분사할 수 있다.
상기 응고부는 상기 마그네슘 합금 빌렛의 길이방향을 기준으로 30° 내지 40°의 각도로 냉각수를 분사할 수 있다.
상기 마그네슘 합금 빌렛은 130mm/min. 내지 200mm/min.의 속도로 상기 몰드부로부터 이탈될 수 있다.
상기 몰드부의 하부와 상기 응고된 마그네슘 합금 빌렛이 이탈하는 부위 사이에는 유연성 재질로 형성된 유연판이 구비될 수 있다.
상기 유연판은 상기 몰드부의 내측면 둘레에 부착되며 상기 몰드부의 내측 중심부를 향해 1mm 돌출되도록 형성될 수 있다.
상기 유연판은 실리콘 재질로 형성될 수 있다.
상기 몰드부 내부에는, 상기 응고되는 마그네슘 합금 빌렛이 상기 몰드부의 내측면과 소착되지 않도록 상기 몰드부에 오일을 공급하는 오일 공급원을 포함될 수 있다.
상기 몰드부에 공급되는 오일의 유량은 10cc/min. 내지 30cc/min.일 수 있다.
상기 전자기 교반장치에 인가되는 전자기장은 15Hz의 주파수 및 50A 내지 70A의 전류를 가지는 것일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 방법은, 마그네슘 합금 용탕을 몰드부에 제공하는 단계와, 상기 몰드부의 내부에 흐르는 냉각수를 통해 상기 마그네슘 합금 용탕을 냉각시키는 단계와, 전자기장을 인가하여 상기 마그네슘 합금 용탕을 교반하는 단계, 및 상기 마그네슘 합금 용탕을 냉각시켜 응고시키는 단계를 포함한다.
상기 마그네슘 합금 용탕을 몰드부에 제공하는 단계에서, 턴디쉬 내 스톱퍼의 개폐에 의해 상기 마그네슘 합금 용탕의 공급 속도 및 양이 조절될 수 있다.
상기 마그네슘 합금 용탕을 냉각시키는 단계는, 상기 몰드부 내부에 구비된 냉각수로를 따라 흐르는 냉각수의 열교환에 의해 이루어질 수 있다.
상기 전자기장을 인가하여 상기 마그네슘 합금 용탕을 교반하는 단계는, 15Hz의 주파수 및 50A 내지 70A의 전류를 갖는 전자기장을 인가하여 이루어질 수 있다.
상기 마그네슘 합금 빌렛을 냉각시켜 응고시키는 단계는, 상기 마그네슘 합금 용탕을 향하여 경사진 방향으로 냉각수를 직접 분사하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치의 몰드부 구조의 개선을 통해 안정적인 빌렛 냉각이 가능하여 빌렛 표면 품질 및 등축정률이 개선될 수 있다.
또한, 빌렛 표면 품질 개선에 의해 비교재보다 적은 절삭으로 인한 제품 회수율이 증가할 수 있다.
또한, 몰드부 내로 안정적인 냉각수량의 공급이 가능하며, 몰드부의 유지 보수 비용이 감소할 수 있다.
또한, 오일의 안정적인 공급으로 용탕과 몰드부와의 소착을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치에 의해 제조된 빌렛의 표면(a)과 기존의 주조 장치에 의해 제조된 빌렛의 표면(b)을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치에서 전자기장 인가에 따른 용탕 온도 구배를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치에 의해 제조된 빌렛의 등축정률((b), (c))과 기존의 주조 장치에 의해 제조된 빌렛의 등축정률(a)을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치에 의해 제조된 빌렛의 표면(a)과 기존의 주조 장치에 의해 제조된 빌렛의 표면(b)을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치에서 전자기장 인가에 따른 용탕 온도 구배를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치에 의해 제조된 빌렛의 등축정률((b), (c))과 기존의 주조 장치에 의해 제조된 빌렛의 등축정률(a)을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 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 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예들에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며, 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고, 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 한 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치 구조에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치는 예열로(12)와, 용해로(14)와, 보온로(16)와, 턴디쉬(18)와, 몰드부(20)와, 전자기 교반장치(30), 및 응고부(40)를 포함한다.
마그네슘 합금 잉곳을 예열로(12)에서 운반 및 저장 중 잉곳 표면에 묻어 있는 수분 및 유분을 완전히 제거하기 위해 약 190℃ 내지 약 210℃ 정도로 예열한다.마그네슘 합금은 알루미늄이 2.5% 내지 3.5% 내외, 아연이 0.5% 내지 1.5% 내외, 망간이 0.3% 이하인 AZ31 합금일 수 있다. 용도에 따라 소재는 잉곳 또는 스크랩 모두 사용이 가능하다. 또한, 모든 전신재 또는 주조용 마그네슘 합금은 본 공정에 적용이 가능하다. 예열로(12)에서의 예열은 전기저항 가열 방식으로 가열할 수 있다.
그리고, 예열로(12)를 통과한 마그네슘 합금 잉곳은 용해를 위해 약 1000kg급 용해로(14)로 자동 공급된다. 용해로(14)의 온도는 300℃ 이상으로 설정될 수 있다. 그리고, 용해로(14)에는 SF6와 CO2의 혼합가스가 제공되어 용해로(14)에서 제조되는 용탕의 발화를 방지한다. 여기서, 예열로(12)에서의 마그네슘의 충분한 예열은 용해로(14)의 온도 급강하를 방지할 뿐만 아니라 용탕 표면이 덮여있는 보호가스층을 지속적으로 유지시켜 용탕 청정화에 상당히 중요하다.
그리고, 용해된 마그네슘 합금은 일정 온도로 턴디쉬(18)에 공급되어야 하므로 보온로(16)에서 용탕 온도가 일정하게 유지된다. 보온로(16)로 이동한 마그네슘 용탕은 용해로(14)에서와 같이 SF6와 CO2의 혼합가스가 제공되어 용탕의 발화를 방지하며, 보온로(16) 상하의 온도차이는 약 10도 이내로 유지한다.
일정온도를 갖는 마그네슘 용탕은 몰드부(20)로 일정하게 공급되기 위해 턴디쉬(18)를 거친다. 일정온도가 유지된 마그네슘 합금 용탕은 턴디쉬(18)로 공급되는데, 마그네슘 합금 용탕은 용탕 펌프를 이용하여 턴디쉬(18) 로 이동될 수 있다.
턴디쉬(18)에서는 일정량 마그네슘 합금 용탕을 몰드부(20)로 공급하기 위해 스톱퍼(Stopper)(19)를 이용한다. 스톱퍼(19)의 개폐로 턴디쉬(18)에서 몰드부(20)로 마그네슘 합금 용탕이 공급될 수 있으며, 용탕의 높이도 스톱퍼(19)의 개폐 제어에 의해 이루어질 수 있다.
턴디쉬(18)에서도 용해로(14) 및 보온로(16)에서와 같이, SF6와 CO2 혼합가스를 이용하여 용탕 발화를 방지한다. 또한, 턴디쉬(18)의 온도는 690℃ 내지 710℃일 수 있다. 또한, 마그네슘 합금 용탕은 용탕 공급 조절 장치를 이용하여 몰드부(20) 내로 일정하게 공급될 수 있다.
몰드부(20)는 턴디쉬(18)로부터 용탕을 제공받아 마그네슘 합금 빌렛으로 제조한다. 몰드부(20)는 구리(Copper) 및 알루미늄으로 제조될 수 있으며, 높이가 약 150mm, 두께가 약 10mm로 제조될 수 있다. 몰드부(20) 하부의 더미(dummy) 또는 스타터 바(starter bar)에서 응고가 시작되면 유압 또는 인출기를 통해 일정속도를 가지면서 주조가 이루어진다.
몰드부(20) 내부에는 용탕을 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 냉각수로(22)가 구비될 수 있다. 냉각수로(22)는 'ㄷ'자 형태로 구비될 수 있으며, 냉각수가 몰드부(20)의 하부로부터 유입되어 몰드부(20)의 중심부를 통과한 후 다시 몰드부(20)의 하부로 냉각수가 유출되도록 형성될 수 있다. 이와 같은 'ㄷ'자 형태의 냉각수로(22)에 의해 몰드부(20) 전체를 일정하게 냉각시킬 수 있다.
냉각수의 온도는 약 19℃ 내지 약 21℃일 수 있으며, 냉각수의 유량은 약 50l/min. 내지 약 80l/min.일 수 있다. 수량 조절이 가능한 플로우미터를 통해 냉각수를 공급할 수 있다.
전자기 교반장치(30)는 몰드부(20)의 하부에 설치되고 전자기장을 인가하여 마그네슘 합금 용탕을 교반한다. 턴디쉬(18)에서 공급된 마그네슘 합금 용탕이 몰드부(20) 내에서 일정 높이가 유지되면 전자기 교반장치(30)의 전자기장 코일을 사용하여 전자기장을 마그네슘 합금 용탕에 인가하여 몰드부(20) 내에서 급격한 응고를 방지하면서 몰드부(20)와의 접촉면을 작게 하여 빌렛 표면 품질을 개선하면서 주조 속도를 향상시킬 수 있다.
여기서, 전자기 교반장치(30)에서 인가하는 전자기장은 15Hz의 주파수 및 약 50A 내지 약 70A의 전류를 가지는 것일 수 있다.
전자기장이 인가된 마그네슘 합금 용탕은 몰드부(20) 내에서 표면부가 응고되어 몰드부에서 이탈되면서 마그네슘 합금 빌렛으로 일정 속도로 연속 주조된다. 이 때, 마그네슘 합금 빌렛은 약 130mm/min. 내지 약 200mm/min.의 속도로 몰드부(20)로부터 이탈될 수 있다.
한편, 몰드부(20)의 하부와 응고된 마그네슘 합금 빌렛이 이탈하는 부위 사이에는 유연성 재질로 형성된 유연판(45)이 구비될 수 있다. 유연판(45)은 몰드부(20)의 내측면 둘레에 부착되며, 마그네슘 합금의 응고 수축을 고려하여, 유연판(45)은 몰드부(20)의 내측 중심부를 향해 1mm 돌출되도록 형성될 수 있다. 또한, 유연판(45)은 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 즉, 마그네슘 합금 빌렛이 몰드부(20)를 빠져나가는 부분 이하에서 빌렛 냉각시 발생하는 수증기가 몰드부(20)와 빌렛의 틈 사이로 역류되지 않게 몰드부(20) 하부에 실리콘과 같은 유연한 판을 설치한다.
한편, 몰드부(20) 내부에는 응고되는 마그네슘 합금 빌렛이 몰드부(20)의 내측면과 소착되지 않도록 몰드부(20)에 오일을 공급하는 오일 공급원(24)이 포함될 수 있다. 몰드부(20)에 공급되는 오일의 유량은 약 10cc/min. 내지 약 30cc/min.일 수 있다. 오일은 식물성 오일을 사용할 수 있고, 분당 약 10cc 내지 약 30cc 로 안정적으로 공급함으로써, 균일한 냉각능 및 마찰력 저감 효과로 인해, 마그네슘 합금 빌렛 표면에 산화물없이 미려한 빌렛을 연속 주조하는 것이 가능하다.
몰드부(20)로부터 이탈된 마그네슘 합금 빌렛은 응고부(40)로 이동되어 최종 응고된다. 응고부(40)는 미응고된 마그네슘 합금 빌렛을 향하여 경사진 방향으로 냉각수를 직접 분사한다. 이 때, 응고부(40)는 마그네슘 합금 빌렛의 길이방향을 기준으로 30° 내지 40°의 각도로 냉각수를 분사할 수 있다. 마그네슘 합금 빌렛 내부의 미응고된 영역의 냉각과 건전한 표면을 확보하기 위해 몰드부(20) 최하단부에서 빌렛에 직접 비스듬하게 하방으로 냉각수가 공급되도록 한다.
몰드부(20)의 하부와 응고된 마그네슘 합금 빌렛이 이탈하는 부위 사이에 구비된 유연판(45)과 몰드부(20) 최하부에 구비된 응고부(40)에 의해, 마그네슘 합금 빌렛 내부의 미응고 영역의 완전 응고와 더불어, 불충분한 냉각으로 인한 빌렛 표면에서 물의 증발에 의해 발생되는 수증기의 역류를 방지할 수 있다. 따라서, 수증기가 몰드부(40)로 역류되어 빌렛 표면이 흑화(검게 산화되는 현상)되는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치에 의해 제조된 빌렛의 표면(a)과 기존의 주조 장치에 의해 제조된 빌렛의 표면(b)을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 2의 (a)에 도시된 빌렛의 표면은 도 2의 (b)에 도시된 빌렛의 표면과 비교할 때, 필렛 표면이 미려해짐을 확인할 수 있고, 이로 인해 마그네슘 합금 압출용 빌렛의 스카프(scarp)와 흑화 현상이 현저히 감소되었음을 알 수 있다.
이는 몰드부(20) 내부에 마그네슘 합금 용탕을 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 냉각수로가 구비되고, 몰드부(20)의 하부에 설치되고 전자기장을 인가하여 마그네슘 합금 용탕을 교반하는 전자기 교반장치(30)를 구비하며, 몰드부(20)의 하부에 유연판(45)을 구비함으로써 안정적인 냉각능의 확보가 가능하고 연주 과정 중 몰드부(20) 내에서 균일한 냉각으로 응고가 진행되었기 때문이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치에서 전자기장 인가에 따른 용탕 온도 구배를 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 전자기장을 인가하지 않은 경우 용탕의 온도는 약 630℃ 내지 약 650℃ 범위에서 온도가 심하게 변화하는 것을 확인할 수 있으며, 전자기장을 15Hz의 주파수 및 50A의 전류를 인가한 경우 630℃ 범위에서 온도가 균일하며, 전자기장을 15Hz의 주파수 및 70A의 전류를 인가한 경우 온도는 더욱 균일하게 됨을 확인할 수 있다. 전자기장이 증가함에 따라 용탕의 유동 거동이 변화하여, 50A에서는 중심부의 용탕 깊이가 약 140mm, 70A에서는 중심부의 용탕 깊이가 약 130mm로 측정이 되며, 이로 인해 몰드부(20) 출구부에서 응고 필렛의 두께 증가가 예상되어 주조 속도의 증가가 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치에 의해 제조된 빌렛의 등축정률((b), (c))과 기존의 주조 장치에 의해 제조된 빌렛의 등축정률(a)을 비교하여 나타낸 도면이다.
전자기장 변화에 따른 연속 주조된 마그네슘 합금 빌렛의 단면 미세조직을 관찰한 결과, 도 4에 도시된 바와 같이, 기존의 주조 장치에 의해 제조된 빌렛의 등축정률이 32.7%로 측정되며, 15Hz의 주파수 및 50A의 전류를 인가한 경우 등축정률이 41.3%로 측정되며, 전자기장을 15Hz의 주파수 및 70A의 전류를 인가한 경우 등축정률이 51.0%로 측정된다. 몰드부(20) 중심과 표면과의 온도 구배 감소로 인한 냉각능의 확보와 동시에 교반력의 증가로, 빌렛 응고시 덴드라이트(dendrite) 영역이 등축정화됨을 확인할 수 있다. 빌렛의 등축정률 증가는 압출시 최대부하압력을 저감시킬 수 있는 장점이 있어, 압출재 형상 자유도 향상에 유리하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 우선, 마그네슘 합금 용탕을 몰드부에 제공한다(S101). 이 때, 턴디쉬 내 스톱퍼의 개폐에 의해 마그네슘 합금 용탕의 공급 속도 및 양이 조절된다.
그 후, 몰드부의 내부에 흐르는 냉각수를 통해 마그네슘 합금 용탕을 냉각시킨다(S102). 몰드부의 내부에는 냉각수로가 구비되며, 냉각수로를 따라 흐르는 냉각수의 열교환에 의해 마그네슘 합금 용탕을 냉각시킨다. 냉각수로는 'ㄷ'자 형태로 구비될 수 있으며, 냉각수가 몰드부의 하부로부터 유입되어 몰드부의 중심부를 통과한 후 다시 몰드부의 하부로 냉각수가 유출되도록 형성될 수 있다.
그 후, 전자기장을 인가하여 마그네슘 합금 용탕을 교반한다(S103). 전자기장은 15Hz의 주파수 및 50A 내지 70A의 전류를 갖는 것일 수 있다.
그 후, 마그네슘 합금 용탕을 냉각시켜 응고시킨다(S104). 마그네슘 합금 용탕을 향하여 경사진 방향으로 냉각수를 직접 분사함으로써, 미응고된 마그네슘 합금 용탕을 최종 응고시킨다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치의 몰드부 구조의 개선을 통해 안정적인 빌렛 냉각이 가능하여 빌렛 표면 품질 및 등축정률이 개선될 수 있다.
또한, 빌렛 표면 품질 개선에 의해 비교재보다 적은 절삭으로 인한 제품 회수율이 증가할 수 있다.
또한, 몰드부 내로 안정적인 냉각수량의 공급이 가능하며, 몰드부의 유지 보수 비용이 감소할 수 있다.
또한, 오일의 안정적인 공급으로 용탕과 몰드부와의 소착을 방지할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
12: 예열로
14: 용해로
16: 보온로 18: 턴디쉬
20: 몰드부 30: 전자기 교반장치
40: 응고부 100: 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치
16: 보온로 18: 턴디쉬
20: 몰드부 30: 전자기 교반장치
40: 응고부 100: 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치
Claims (25)
- 마그네슘 합금 잉곳 표면의 수분 및 유분을 제거하기 위한 예열로;
상기 마그네슘 합금 잉곳을 용해하여 마그네슘 합금 용탕을 제조하는 용해로;
상기 마그네슘 합금 용탕의 온도를 일정하게 유지하면서 이동시키는 보온로;
상기 보온로로부터 제공된 상기 마그네슘 합금 용탕을 일정한 속도로 공급하기 위한 턴디쉬;
상기 턴디쉬로부터 상기 마그네슘 합금 용탕을 제공받아 마그네슘 합금 빌렛으로 제조하는 몰드부;
상기 몰드부의 하부에 설치되고 전자기장을 인가하여 상기 마그네슘 합금 용탕을 교반하는 전자기 교반장치; 및
상기 마그네슘 합금 빌렛을 냉각시켜 응고시키기 위한 응고부를 포함하고,
상기 몰드부의 내부에는, 상기 마그네슘 합금 용탕을 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 냉각수로가 구비되는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 1 항에서,
상기 예열로의 온도는 190℃ 내지 210℃인 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 1 항에서,
상기 용해로의 온도는 300℃ 이상인 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 1 항에서,
상기 용해로에는 SF6와 CO2의 혼합가스가 제공되는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 1 항에서,
상기 보온로에는 SF6와 CO2의 혼합가스가 제공되는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 1 항에서,
상기 턴디쉬에는 SF6와 CO2의 혼합가스가 제공되는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 1 항에서,
상기 턴디쉬의 온도는 690℃ 내지 710℃인 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 1 항에서,
상기 몰드부로의 마그네슘 합금 용탕의 공급은 상기 턴디쉬 내 스톱퍼(stopper)의 개폐에 의해 이루어지는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 1 항에서,
상기 냉각수로는 냉각수가 상기 몰드부의 하부로부터 유입되어 상기 몰드부의 중심부를 통과한 후 다시 상기 몰드부의 하부로 냉각수가 유출되도록 형성되는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 1 항에서,
상기 냉각수의 온도는 19℃ 내지 21℃인 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 1 항에서,
상기 냉각수로 내에 흐르는 냉각수의 유량은 50l/min. 내지 80l/min.인 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 1 항에서,
상기 응고부는 미응고된 상기 마그네슘 합금 용탕을 향하여 경사진 방향으로 냉각수를 직접 분사하는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 12 항에서,
상기 응고부는 상기 마그네슘 합금 빌렛의 길이방향을 기준으로 30° 내지 40°의 각도로 냉각수를 분사하는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 1 항에서,
상기 마그네슘 합금 빌렛은 130mm/min. 내지 200mm/min.의 속도로 상기 몰드부로부터 이탈되는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 1 항에서,
상기 몰드부의 하부와 상기 응고된 마그네슘 합금 빌렛이 이탈하는 부위 사이에는 유연성 재질로 형성된 유연판이 구비되는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 15 항에서,
상기 유연판은 상기 몰드부의 내측면 둘레에 부착되며 상기 몰드부의 내측 중심부를 향해 1mm 돌출되도록 형성되는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 15 항에서,
상기 유연판은 실리콘 재질로 형성되는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 1 항에서,
상기 몰드부 내부에는,
상기 응고되는 마그네슘 합금 빌렛이 상기 몰드부의 내측면과 소착되지 않도록 상기 몰드부에 오일을 공급하는 오일 공급원이 포함되는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 18 항에서,
상기 몰드부에 공급되는 오일의 유량은 10cc/min. 내지 30cc/min.인 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 제 1 항에서,
상기 전자기 교반장치에서 인가하는 전자기장은 15Hz의 주파수 및 50A 내지 70A의 전류를 가지는 것인 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치. - 마그네슘 합금 용탕을 몰드부에 제공하는 단계;
상기 몰드부의 내부에 흐르는 냉각수를 통해 상기 마그네슘 합금 용탕을 냉각시키는 단계;
전자기장을 인가하여 상기 마그네슘 합금 용탕을 교반하는 단계; 및
상기 마그네슘 합금 용탕을 냉각시켜 응고시키는 단계를 포함하는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 방법. - 제 21 항에서,
상기 마그네슘 합금 용탕을 몰드부에 제공하는 단계에서,
턴디쉬 내 스톱퍼의 개폐에 의해 상기 마그네슘 합금 용탕의 공급 속도 및 양이 조절되는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 방법. - 제 21 항에서,
상기 마그네슘 합금 용탕을 냉각시키는 단계는,
상기 몰드부 내부에 구비된 냉각수로를 따라 흐르는 냉각수의 열교환에 의해 이루어지는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 방법. - 제 21 항에서,
상기 전자기장을 인가하여 상기 마그네슘 합금 용탕을 교반하는 단계는,
15Hz의 주파수 및 50A 내지 70A의 전류를 갖는 전자기장을 인가하여 이루어지는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 방법. - 제 21 항에서,
상기 마그네슘 합금 용탕을 냉각시켜 응고시키는 단계는,
상기 마그네슘 합금 용탕을 향하여 경사진 방향으로 냉각수를 직접 분사하여 이루어지는 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 방법.
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| KR1020170180095A KR102037943B1 (ko) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치 및 그 주조 방법 |
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| KR1020170180095A KR102037943B1 (ko) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | 마그네슘 합금 빌렛 연속 주조 장치 및 그 주조 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112517864A (zh) * | 2020-08-26 | 2021-03-19 | 陕西绥德臻梦镁合金材料有限公司 | 镁合金大尺寸板坯dc铸造双流浇注方法与装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080114045A (ko) * | 2007-06-26 | 2008-12-31 | 성훈엔지니어링(주) | 에어슬립방식의 비원형 연속주조 몰드 및 이의 알루미늄합금의 주조 방법 |
| KR20100071512A (ko) * | 2008-12-19 | 2010-06-29 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 마그네슘 합금 빌렛 연속주조장치 |
-
2017
- 2017-12-26 KR KR1020170180095A patent/KR102037943B1/ko active IP Right Grant
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