KR20210043920A - Small diameter rod-typed aluminum alloy casting material and method of manufacturing the same - Google Patents

Small diameter rod-typed aluminum alloy casting material and method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR20210043920A
KR20210043920A KR1020190126842A KR20190126842A KR20210043920A KR 20210043920 A KR20210043920 A KR 20210043920A KR 1020190126842 A KR1020190126842 A KR 1020190126842A KR 20190126842 A KR20190126842 A KR 20190126842A KR 20210043920 A KR20210043920 A KR 20210043920A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aluminum alloy
small
casting
diameter
cast material
Prior art date
Application number
KR1020190126842A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102426037B1 (en
Inventor
김민석
어광준
정재길
Original Assignee
한국재료연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국재료연구원 filed Critical 한국재료연구원
Priority to KR1020190126842A priority Critical patent/KR102426037B1/en
Publication of KR20210043920A publication Critical patent/KR20210043920A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102426037B1 publication Critical patent/KR102426037B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/20Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/001Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
    • B22D11/003Aluminium alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/041Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting

Abstract

The present invention provides a method of manufacturing a small-diameter rod aluminum alloy cast material capable of forming a small-diameter rod casting material by minimizing a decrease in fluidity by applying a fast casting speed. According to an embodiment of the present invention, the method comprises: a step of injecting aluminum alloy molten metal to the top of a stationary movable table through a through-type mold; a maintaining step of maintaining the movable table in a stationary state for a predetermined period of time; and a casting step of lowering the movable table and casting at a preset casting speed. After the maintaining step is completed, a step of directly increasing the set casting speed without a transition section for gradually increasing the descending speed of the movable table may be included.

Description

소경봉 알루미늄 합금 주조재 및 그 제조 방법{Small diameter rod-typed aluminum alloy casting material and method of manufacturing the same}Small diameter rod-typed aluminum alloy casting material and method of manufacturing the same}

본 발명의 기술적 사상은 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소경봉 알루미늄 합금 주조재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The technical idea of the present invention relates to a method of manufacturing an aluminum alloy cast material, and more particularly, to a small-diameter aluminum alloy cast material and a method of manufacturing the same.

최근, 자동차의 연비 절감과 전기 자동차의 개발에 의하여, 차량의 경량화에 대한 요구가 증대되고 있다. 따라서, 알루미늄과 같은 경량 금속을 이용한 차량용 부품의 사용량이 급속하게 증가되고 있다. 특히. 범퍼, 도어 임팩트 바, 시트 레일 등에 알루미늄 합금이 점점 더 폭 넓게 사용되고 있으며, 또한 상기 알루미늄 합금이 높은 강도를 가질 것이 요구된다. 이와 같이 고강도 알루미늄 합금을 제조하기 위하여는 압출재 또는 단조재를 형성할 필요가 있고, 이를 위한 기초 소재로서 빌렛(billet) 형태의 알루미늄 합금 주조재의 제조 기술이 필요하다. BACKGROUND ART In recent years, due to the reduction of fuel economy of automobiles and the development of electric vehicles, there is an increasing demand for weight reduction of vehicles. Accordingly, the amount of use of vehicle parts using lightweight metals such as aluminum is rapidly increasing. Especially. Aluminum alloys are increasingly widely used in bumpers, door impact bars, seat rails, and the like, and the aluminum alloy is required to have high strength. In order to manufacture such a high-strength aluminum alloy, it is necessary to form an extruded material or a forging material, and a technology for manufacturing an aluminum alloy cast material in the form of a billet is required as a basic material for this.

이러한 알루미늄 빌렛 제조 방법으로 연속 주조(continuous casting)이 알려져 있다. 연속 주조(continuous casting)는 관통형 몰드를 사용하여 상기 몰드의 높이에 한정되지 않고 긴 길이를 가지는 주조재를 형성할 수 있는 방법이며, 일반적으로 투입된 용탕은 몰드에 의하여 냉각된다. 직접 냉각 주조(direct chill casting, DC casting)는 연속 주조의 일종으로서, 관통형 몰드를 통과한 주조재에 냉각 유체를 직접적으로 제공하여 냉각하는 방식이다. 이러한 직접 냉각 주조에 의하여 형성된 주조재는 성형성, 미세 조직, 결정립 크기 분포, 및 광택성 등에서 우수한 장점을 가진다. As a method for manufacturing such an aluminum billet, continuous casting is known. Continuous casting is a method of forming a cast material having a long length without being limited to the height of the mold by using a through-type mold, and generally, the injected molten metal is cooled by a mold. Direct chill casting (DC casting) is a type of continuous casting and is a method of cooling by directly providing a cooling fluid to a casting material that has passed through a through-type mold. The cast material formed by such direct cooling casting has excellent advantages in formability, microstructure, grain size distribution, and glossiness.

그러나, 종래의 이러한 직접 냉각 주조 방법을 이용하면, 빠른 냉각속도에 의한 유동성의 감소로 인하여 직경이 작은 소경봉을 제조하기 어려운 문제점이 있었다. 특히 초고강도 소재로 사용되는 고합금계 알루미늄 합금인 7000계 알루미늄 합금의 경우에는 종래의 직접 냉각 주조방법을 이용하여 직경 100 mm 이하의 소경봉 주조재를 형성하기 어려웠다. 종래의 직접 냉각 주조의 경우 관통형 몰드에 용탕을 주입하고 일정시간 주조하지 않고 유지한 다음 초기에는 저속으로 주조한 후 주조속도를 점점 증가하여 최종 주조속도에 도달한 다음에 일정한 주조속도로 주조하는 단계로 진행된다. 7000계 알루미늄 합금의 경우, 고액공존영역이 넓어 직접주조를 수행하는 초기에 용탕 주입구 중 가장 먼저 냉각되는 측벽에서 반고형(semi-solid) 상태가 유지되며, 이러한 반고형 상태가 주조 초기단계에서 주입구의 중심까지 확장될 수 있다. 특히, 직경이 작은 소경봉을 주조하는 경우에는, 주입구의 측벽에서 주입구의 중심까지 반고형 상태의 확장이 용이하다. 따라서, 주조 초기에 용탕 주입 후 유지구간 및 초기의 낮은 속도의 주조 시작구간에서, 주입구의 측벽에서 주입구의 중심부로의 용탕의 반고형 상태가 확장되어, 주입구의 중심에서도 응고가 발생할 수 있다. 이러한 응고에 의해 주입구가 막혀버리게 되고 따라서 주조가 불가능하게 됨에 따라 100 mm 이하의 직경을 가지는 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 주조가 매우 어려웠다. However, when the conventional direct cooling casting method is used, there is a problem in that it is difficult to manufacture a small diameter rod having a small diameter due to a decrease in fluidity due to a fast cooling rate. In particular, in the case of the 7000 series aluminum alloy, which is a high-alloy aluminum alloy used as an ultra-high strength material, it was difficult to form a small-diameter cast material having a diameter of 100 mm or less using a conventional direct cooling casting method. In the case of conventional direct cooling casting, molten metal is injected into the through-type mold and maintained without casting for a certain period of time. After casting at a low speed initially, the casting speed is gradually increased to reach the final casting speed, and then cast at a constant casting speed. It proceeds to steps. In the case of 7000 series aluminum alloy, the solid-liquid coexistence area is wide, so the semi-solid state is maintained at the sidewall that is cooled first among the molten metal inlets at the initial stage of direct casting, and this semi-solid state is maintained at the initial stage of casting. Can be extended to the center of In particular, in the case of casting a small diameter rod having a small diameter, it is easy to expand the semi-solid state from the side wall of the injection port to the center of the injection port. Accordingly, in the holding section after the molten metal injection in the initial casting period and in the casting start section of the initial low speed, the semi-solid state of the molten metal from the side wall of the injection port to the center of the injection port is expanded, so that solidification may occur at the center of the injection port. As the injection hole was blocked by such solidification and thus casting became impossible, casting of a small-diameter aluminum alloy cast material having a diameter of 100 mm or less was very difficult.

한국특허공개번호 제10-2010-0020729호Korean Patent Publication No. 10-2010-0020729

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 고합금계 알루미늄 합금을 포함하여 다양한 조성의 알루미늄 합금의 소경봉을 모두 안정적으로 제조할 수 있는 새로운 직접 냉각 주조 방법 및 이러한 방법에 의해 제조된 소경봉 주조재의 제공을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.The technical problem to be achieved by the technical idea of the present invention is a new direct cooling casting method capable of stably manufacturing all small-diameter bars of aluminum alloys of various compositions, including high-alloy-based aluminum alloys, and the small-diameter casting materials manufactured by this method. It is for the purpose of providing. However, these problems are exemplary, and the technical idea of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 관점에 의하면, 핫 탑 방식의 직접 냉각 주조 방법에 의해 알루미늄 합금 소경봉 주조재를 제조하는 방법이 제공된다. According to one aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an aluminum alloy small-diameter cast material by a direct cooling casting method of a hot top method.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 방법은, 관통형 몰드를 통해 알루미늄 합금 용탕을 정지한 가동대 상부로 주입하는 단계; 상기 가동대를 일정 시간 동안 정지한 상태로 유지하는 유지 단계; 및 상기 가동대를 하강하여 기 설정된 설정 주조 속도로 주조하는 주조 단계;를 포함하며, 상기 유지 단계가 종료된 후, 상기 가동대의 하강 속도를 점진적으로 증가시키는 천이 구간이 없이 바로 상기 설정 주조 속도로 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the method includes the steps of: injecting molten aluminum alloy into the upper part of a stationary movable table through a through-type mold; A maintenance step of maintaining the movable table in a stopped state for a predetermined time; And a casting step of lowering the movable table to cast at a preset casting speed, and after the holding step is finished, immediately at the set casting speed without a transition section for gradually increasing the descending speed of the movable table. It may include the step of increasing.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 방법은, 관통형 몰드를 통해 알루미늄 합금 용탕을 주입한 후 유지시간 없이 가동대를 제 1 주조속도로 이동하는 단계; 및 상기 가동대를 상기 제 1 주조 속도에 비하여 높은 제 2 주조 속도로 천이하여 주조하는 단계;를 포함하며, 상기 제 1 주조 속도에서 상기 제 2 주조 속도로의 천이 과정에서 상기 가동대의 하강 속도를 점진적으로 증가시키는 천이 구간이 없이 상기 제 1 주조 속도에서 바로 상기 제 2 주조 속도로 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the method includes the steps of injecting molten aluminum alloy through a through-type mold and then moving the movable table at a first casting speed without holding time; And casting the movable table by transitioning to a second casting speed higher than the first casting speed; and, in the process of transitioning from the first casting speed to the second casting speed, a lowering speed of the movable table is adjusted. It may include the step of increasing directly from the first casting speed to the second casting speed without a transition section gradually increasing.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 설정 주조 속도는 200 mm/분 내지 300 mm/분의 범위를 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the set casting speed may have a range of 200 mm/min to 300 mm/min.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 설정 주조 속도는 서보 모터를 이용하여 구현될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the set casting speed may be implemented using a servo motor.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 제 1주조 속도는 50 mm/분 내지 180 mm/분의 범위를 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first casting speed may have a range of 50 mm/min to 180 mm/min.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 제 2 주조 속도는 200 mm/분 내지 300 mm/분의 범위를 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the second casting speed may have a range of 200 mm/min to 300 mm/min.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 제 1주조 속도와 상기 제 2 주조 속도는 서보 모터를 이용하여 구현될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first casting speed and the second casting speed may be implemented using a servo motor.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 7000계 알루미늄 합금을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the small-diameter aluminum alloy casting material may include a 7000 series aluminum alloy.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 100 mm 이하의 직경을 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the small-diameter aluminum alloy cast material may have a diameter of 100 mm or less.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 15 μm 내지 30 μm 범위의 2차 수지상 거리를 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the small-diameter aluminum alloy cast material may have a secondary dendritic distance in the range of 15 μm to 30 μm.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 50 μm 내지 100 μm 범위의 결정립 크기를 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the small-diameter aluminum alloy cast material may have a grain size in the range of 50 μm to 100 μm.

본 발명의 다른 관점에 의하면, 7000계 알루미늄 합금으로 이루어진 지름 100mm 이하의 소경봉 주조재가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a small-diameter rod cast material having a diameter of 100 mm or less made of a 7000 series aluminum alloy.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 소경봉 주조재는, 15 μm 내지 30 μm 범위의 2차 수지상 거리를 가지고, 50 μm 내지 100 μm 범위의 결정립 크기를 가질 수 있다. In one embodiment of the present invention, the small-diameter cast material may have a secondary dendritic distance in the range of 15 μm to 30 μm, and a grain size in the range of 50 μm to 100 μm.

본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 다양한 조성을 가지는 알루미늄 합금의 소경봉을 제조할 수 있으며, 특히 종래의 방법으로는 제조하기 어려웠던 100 mm 이하의 직경을 가지는 고합금계 알루미늄 합금 소경봉을 쉽게 안정적으로 제조할 수 있다. 상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 중심부로부터 표면부로 이동하여도 미세조직의 변화가 거의 없음을 알 수 있고, 따라서 균일한 미세조직을 가진다. 이러한 미세하고 균일한 미세조직을 가지는 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 높은 강도를 제공할 수 있다. According to the technical idea of the present invention, it is possible to manufacture small-diameter rods of aluminum alloy having various compositions, and in particular, high-alloy aluminum alloy small-diameter rods having a diameter of 100 mm or less, which were difficult to manufacture by conventional methods, can be easily and stably Can be manufactured. It can be seen that there is little change in microstructure even when moving from the center of the small-diameter aluminum alloy cast material to the surface part, and thus has a uniform microstructure. A small-diameter aluminum alloy cast material having such a fine and uniform microstructure can provide high strength.

상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The above-described effects of the present invention have been described by way of example, and the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재를 제조하는 직접 냉각 주조 장치를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법에서 시간에 따른 주조 속도를 도시하는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법에서 시간에 따른 주조 속도를 도시하는 그래프이다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법을 이용하여 형성한 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 사진이다.
도 7는 본 발명의 일실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법을 이용하여 형성한 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 중심부로부터 표면부로의 2차 수지상 거리 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8는 본 발명의 일실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법을 이용하여 형성한 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 중심부로부터 표면부로의 결정립 크기 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9은 본 발명의 일실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법을 이용하여 형성한 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 중심부로부터 표면부로의 미세구조를 나타내는 결과들이다.
1 is a schematic diagram showing a direct cooling casting apparatus for manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart showing a method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material according to the first embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a casting speed over time in a method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material according to the first embodiment of the present invention.
4 is a flowchart showing a method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material according to a second embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a casting speed over time in a method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material according to a second embodiment of the present invention.
6 is a photograph of a small-diameter aluminum alloy cast material formed using a method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing a change in the secondary dendritic distance from the center to the surface of the small-diameter aluminum alloy cast material formed by using the method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the change in grain size from the center to the surface of the small-diameter aluminum alloy cast material formed by using the method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material according to an embodiment of the present invention.
9 are results showing the microstructure from the center to the surface of the small-diameter aluminum alloy cast material formed by using the method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the technical idea of the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and The scope of the technical idea is not limited to the following examples. Rather, these embodiments are provided to make the present disclosure more faithful and complete, and to completely convey the technical idea of the present invention to those skilled in the art. In the present specification, the same reference numerals refer to the same elements. Furthermore, various elements and areas in the drawings are schematically drawn. Accordingly, the technical idea of the present invention is not limited by the relative size or spacing drawn in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재를 제조하는 직접 냉각 주조 장치를 도시하는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a direct cooling casting apparatus for manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 직접 냉각 주조 장치(100)는 핫탑(hot top) 방식으로서, 턴디시(10), 관통형 몰드(20) 및 가동대(30)를 포함한다. 또한 관통형 몰드(20)의 상부에는 내화물(refractory material)로 이루어진 내화물 덮개(40)가 설치된다. 내화물 덮개(40)의 중앙 부분에는 용탕이 통과할 수 있는 관통구(40a)가 형성된다. Referring to FIG. 1, the direct cooling casting apparatus 100 is a hot top method and includes a tundish 10, a through-type mold 20, and a movable table 30. In addition, a refractory cover 40 made of a refractory material is installed on the top of the through-type mold 20. A through hole 40a through which the molten metal can pass is formed in the central portion of the refractory cover 40.

턴디시(10)는 알루미늄 합금 용탕(1)이 부어질 수 있는 저장 장치로써 저장되는 알루미늄 합금 용탕(1)을 적절한 유량으로 내화물 덮개(40)에 형성된 관통구(40a)를 통해 관통형 몰드(20)에 제공한다. 이러한 내화물 덮개(40)가 관통형 몰드(20)의 상부에 형성됨에 따라 용탕의 유동을 안정화시킬 수 있으며, 용탕이 산화를 방지하고 열손실을 감소시킬 수 있다. The tundish 10 is a storage device into which the aluminum alloy molten metal 1 can be poured, and the aluminum alloy molten metal 1 is stored at an appropriate flow rate through a through hole 40a formed in the refractory cover 40 through a through-type mold ( 20). As the refractory cover 40 is formed on the top of the through-type mold 20, the flow of the molten metal can be stabilized, and the molten metal can prevent oxidation and reduce heat loss.

관통형 몰드(20)는 턴디시(10)로부터 알루미늄 합금 용탕(1)이 제공되면 알루미늄 합금 용탕(2)을 알루미늄 합금 고상(4)로 응고시켜 소경봉 알루미늄 합금 주조재를 형성한다. 관통형 몰드(20)의 내면의 일부에는 냉각을 위한 그라파이트 칠(graphite chill, 20a)이 형성된다. 또한 관통형 몰드(20)로 투입된 알루미늄 합금 용탕(2)를 직접 냉각하기 위한 기체 또는 액체를 배출하는 배출부(20b)가 형성된다. 관통형 몰드(20)는 원형 형상을 가질 수 있고, 또는 다각형 형상을 가질 수 있다. In the through-type mold 20, when the aluminum alloy molten metal 1 is provided from the tundish 10, the aluminum alloy molten metal 2 is solidified into an aluminum alloy solid phase 4 to form a small-diameter aluminum alloy cast material. A graphite chill 20a for cooling is formed on a part of the inner surface of the through-type mold 20. In addition, a discharge part 20b for discharging a gas or liquid for directly cooling the molten aluminum alloy 2 injected into the through-type mold 20 is formed. The through-type mold 20 may have a circular shape or may have a polygonal shape.

알루미늄 합금 용탕(2)과 알루미늄 합금 고상(4) 사이에는 알루미늄 합금 용탕(2)과 알루미늄 합금 고상(4)이 공존하는 고액공존영역(3, Mushy Zone)이 존재한다. Between the aluminum alloy molten metal 2 and the aluminum alloy solid phase 4, there is a solid-liquid coexistence zone 3 (Mushy Zone) in which the aluminum alloy molten metal 2 and the aluminum alloy solid phase 4 coexist.

가동대(30)는 관통형 몰드(20) 하부에 구비되고, 관통형 몰드(20)를 통과하면서 응고된 알루미늄 합금 고상(4)이 놓이는 받침대이다. 알루미늄 합금 고상(4)의 연속주조를 위해 가동대(30)에 연동된 모터(motor)에 의하여 하부로 이동한다. 즉, 가동대(30)는 관통형 몰드(20)에서 응고된 알루미늄 합금 고상(4)을 하부로 연속적으로 빼냄으로써 소경봉 알루미늄 합금 주조재를 형성한다. 가동대(30)의 이동 속도는 주조 속도와 연동되며, 따라서 본 명세서에서의 주조 속도는 관통형 몰드를 통과한 알루미늄 합금 용탕이 일부 혹은 전부 응고되어 가동대에 안착된 후 가동대(30)를 하부 방향으로 이동시키는 속도를 의미한다.The movable table 30 is provided under the through-type mold 20 and is a pedestal on which the solidified aluminum alloy 4 is placed while passing through the through-type mold 20. For continuous casting of the aluminum alloy solid phase 4, it is moved downward by a motor linked to the movable table 30. That is, the movable table 30 forms a small-diameter aluminum alloy cast material by continuously pulling the solidified aluminum alloy 4 from the through-type mold 20 downward. The moving speed of the movable table 30 is interlocked with the casting speed, and therefore, the casting speed in the present specification is a part or all of the molten aluminum alloy that has passed through the through-type mold is solidified and seated on the movable table, It means the speed to move in the downward direction.

본 발명의 일 실시예를 따르는 직접 냉각 주조 장치(100)는 관통형 몰드(20)를 통과하면서 냉각 유체에 의해 일부가 응고된 알루미늄 합금 용탕 혹은 알루미늄 합금 고상이 가동대(30)에 안착된 후 소정 시간 동안 유지한 후 바로 기 설정된 주조속도로 주조하기 위하여 가동대(30)을 빠른 속도로 하강하게 된다. In the direct cooling casting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, an aluminum alloy molten metal or an aluminum alloy solid phase partially solidified by a cooling fluid while passing through the through-type mold 20 is seated on the movable table 30. After holding for a predetermined time, the movable table 30 is lowered at a high speed in order to cast at a preset casting speed.

본 발명의 다른 예로서, 상기 알루미늄 합금 용탕이 가동대(30)에 안착된 후 유지시간없이 이를 제 1 주조 속도를 소정 시간 동안 이동한 후 이를 상기 제 1 주조 속도 보다 더 높은 값을 가지는 제 2 주조 속도로 빠르게 하강시켜 주조하게 된다. As another example of the present invention, after the aluminum alloy molten metal is seated on the movable table 30, the first casting speed is moved for a predetermined time without holding time, and then the second casting speed is higher than the first casting speed. It is cast by rapidly descending at the casting speed.

따라서 가동대(30)는 급격한 이동 속도의 변화가 수행되어야 하며, 이를 위해 연동되어 있는 모터는 서보 모터(servo motor)가 사용될 수 있다. Therefore, the movable table 30 must undergo a rapid change in moving speed, and a servo motor may be used as a motor interlocked for this.

종래에는 가동대를 가동하기 위한 모터로서 통상적인 스텝 모터(stepper motor)가 사용되었다. 그러나 이러한 스텝 모터는 가동대의 급격한 속도 변화에 대응하도록 제어하기 어려운 문제가 있다. 이에 비해, 서보 모터(servomotor)의 경우, 가동대의 급격한 이동을 위해 외부에서 인가되는 전기적 신호에 빠르게 대응할 수 있으며, 따라서, 서보 모터를 사용함으로써 후술하는 가동대의 급격한 이동 속도의 변화를 안정적으로 수행할 수 있다. Conventionally, a conventional stepper motor has been used as a motor for operating the movable table. However, such a step motor has a problem that it is difficult to control so as to respond to a sudden change in speed of the moving table. In contrast, in the case of a servomotor, it is possible to quickly respond to an external electrical signal for rapid movement of the movable table, and thus, by using a servo motor, it is possible to stably perform a change in the rapid movement speed of the movable table to be described later. I can.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법(S100)을 도시하는 흐름도이다.2 is a flow chart showing a method (S100) of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material according to the first embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 제 1 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법(S100)은, 핫 탑 방식의 직접 냉각 주조 방법에 의해 알루미늄 합금 소경봉 주조재를 제조하는 방법으로서, 관통형 몰드를 통해 알루미늄 합금 용탕을 정지한 가동대 상부로 주입하는 단계(S110), 상기 가동대를 일정 시간 동안 정지한 상태로 유지하는 유지 단계(S120) 및 상기 알루미늄 합금 용탕을 기 설정된 설정 주조 속도로 주조 속도 천이 구간 없이 증가시킨 후 주조하는 단계(S130)를 포함한다. Referring to Figure 2, the method for manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material according to the first embodiment (S100) is a method of manufacturing an aluminum alloy small-diameter cast material by a direct cooling casting method of a hot top method, Injecting the molten aluminum alloy into the upper part of the movable table through a mold (S110), the maintenance step of maintaining the movable table in a stationary state for a certain period of time (S120), and the molten aluminum alloy at a preset casting speed. It includes a step (S130) of casting after increasing the casting speed without a transition section.

본 발명의 기술 사상에 따른 제조 방법(S100)은 가동대가 정지된 상태로부터 설정 주조 속도로의 속도 증가 과정에서 소정의 시간 동안 주조 속도(즉, 가동대의 하강 속도)를 서서히 점진적으로 증가시키는 속도 천이 구간이 수행되지 않는 것을 특징으로 한다. The manufacturing method (S100) according to the technical idea of the present invention is a speed transition for gradually gradually increasing the casting speed (that is, the lowering speed of the movable table) for a predetermined time in the process of increasing the speed from the state where the movable table is stopped to the set casting speed. It is characterized in that the section is not performed.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법에서 시간에 따른 주조 속도를 도시하는 그래프이다. 도 3의 (a)에는 비교예로서 종래의 직접 냉각 주조시의 시간에 따른 주조 속도의 변화를 나타내며, (b)는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 시간에 따른 주조 속도의 변화를 나타낸다. 3 is a graph showing a casting speed over time in a method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material according to the first embodiment of the present invention. 3(a) shows the change of the casting speed over time during the conventional direct cooling casting as a comparative example, and (b) shows the change of the casting speed over time according to the first embodiment of the present invention.

도 3의 (a)를 참조하면, 종래의 직접 냉각 주조에 있어서는, 응고된 알루미늄 합금 고상이 가동대에 안착된 다음 일정시간 주조하지 않고 유지한 후에(유지구간에 해당됨), 초기에는 저속으로 주조한 후(시작구간에 해당됨) 주조 속도를 점점 증가시켜(천이구간에 해당됨), 최종적으로 약 80 mm/분 내지 120 mm/분의 일정한 주조속도로서 주조한다(안정구간에 해당됨). Referring to Figure 3 (a), in the conventional direct cooling casting, after the solidified aluminum alloy solid phase is settled on the moving table and then maintained without casting for a certain period of time (corresponding to the holding section), initially casting at low speed. After that (corresponding to the starting section), the casting speed is gradually increased (corresponding to the transition section), and finally cast at a constant casting speed of about 80 mm/min to 120 mm/min (corresponding to the stable section).

반면, 도 3의 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 경우, 관통형 몰드에 알루미늄 합금 용탕을 주입하고, 주입된 용탕이 응고된 후 가동대 상에 안착된 후 이를 유지하고(유지구간에 해당됨), 이어서 기 설정된 설정 주조 속도(도 3의 Vs)로 주조하여(주조구간에 해당됨) 소경봉 알루미늄 합금 주조재를 형성한다. On the other hand, referring to (b) of FIG. 3, in the case of an embodiment of the present invention, an aluminum alloy molten metal is injected into a through-type mold, and after the injected molten metal is solidified, it is seated on a movable table and then maintained (maintaining Corresponds to the section), and then cast at a preset casting speed (Vs in Fig. 3) (corresponds to the casting section) to form a small-diameter aluminum alloy cast material.

상기 설정 주조 속도는 종래의 주조 속도인 약 100 mm/분 내외에 비해 더 빠른 속도인 200 mm/분 내지 300 mm/분의 범위, 바람직하게는 220 mm/분 내지 280 mm/분, 더욱 바람직하게는 230 mm/분 내지 270 mm/분의 범위를 가질 수 있다.The set casting speed is in the range of 200 mm/min to 300 mm/min, which is faster than the conventional casting speed of about 100 mm/min, preferably 220 mm/min to 280 mm/min, more preferably May have a range of 230 mm/min to 270 mm/min.

도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의할 경우, 주조 속도는 유지 구간 이후에 점진적 속도 변화 구간인 천이 구간이 없이 바로 기 설정된 주조 속도로 빠르게 증가하게 된다. 상술한 바와 같이 설정 주조 속도로의 빠른 천이를 안정적으로 구현하기 위하여 가동대는 서보 모터에 의해 구동된다. As shown in (b) of FIG. 3, according to an embodiment of the present invention, the casting speed rapidly increases to a preset casting speed without a transition section, which is a gradual speed change section after the maintenance section. As described above, the movable table is driven by a servo motor in order to stably implement a fast transition to the set casting speed.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법(S200)을 도시하는 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method (S200) of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material according to a second embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 상기 제 2 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법(S200)은, 핫 탑 방식의 직접 냉각 주조 방법에 의해 알루미늄 합금 소경봉 주조재를 제조하는 방법으로서, 관통형 몰드에 알루미늄 합금 용탕을 주입하는 단계(S200), 상기 알루미늄 합금 용탕을 주입한 후 유지시간 없이 제 1 주조 속도로 주조하는 단계(S220) 및 상기 알루미늄 합금 용탕을 상기 제 1 주조 속도에 비하여 높은 제 2 주조 속도로 천이한 후 주조하는 단계(S230)을 포함한다. 이때 상기 제 1 주조 속도에서 상기 제 2 주조 속도로의 천이 과정에서 소정의 시간 동안 주조 속도를 서서히 가속하는 천이구간이 수행되지 않고, 상기 제 1 주조 속도에서 상기 제 2 주조 속도로 바로 빠르게 증가하게 된다.Referring to FIG. 4, a method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material according to the second embodiment (S200) is a method of manufacturing an aluminum alloy small-diameter cast material by a direct cooling casting method of a hot top method. Injecting the molten aluminum alloy into a mold (S200), casting the molten aluminum alloy at a first casting speed without a holding time (S220), and casting the molten aluminum alloy into the first casting rate. 2 It includes a step of casting after transitioning to the casting speed (S230). At this time, in the process of transitioning from the first casting speed to the second casting speed, a transition section for gradually accelerating the casting speed for a predetermined time is not performed, and the first casting speed is immediately rapidly increased from the first casting speed to the second casting speed. do.

도 5은 상기 제 2 실시예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법에서 시간에 따른 주조 속도를 도시하는 그래프이다 5 is a graph showing a casting speed over time in the method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material according to the second embodiment.

도 5 를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예의 경우, 관통형 몰드에 알루미늄 합금 용탕을 주입하고, 이와 동시에 제 1주조 속도로 1차 직접냉각 주조하고(1차 주조구간에 해당됨), 이어서 상기 제 1주조 속도에 비하여 높은 제 2 주조 속도로 2차 직접냉각 주조하여(2차 주조구간에 해당됨) 소경봉 알루미늄 합금 주조재를 형성한다.5, in the case of the second embodiment of the present invention, molten aluminum alloy is injected into the through-type mold, and at the same time, the first direct cooling casting is performed at the first casting speed (corresponding to the first casting section), and then the above Second direct cooling casting (corresponding to the second casting section) at a second casting rate higher than the first casting rate to form a small-diameter aluminum alloy cast material.

이때 상기 제 1주조 속도는 50 mm/분 내지 180 mm/분, 바람직하게는 70 mm/분 내지 150 mm/분, 더욱 바람직하게는 80 mm/분 내지 120 mm/분의 범위를 가질 수 있다. 또한, 상기 제 2 주조 속도는 200 mm/분 내지 300 mm/분의 범위, 바람직하게는 220 mm/분 내지 280 mm/분, 더욱 바람직하게는 230 mm/분 내지 270 mm/분의 범위를 가질 수 있다.At this time, the first casting speed may have a range of 50 mm/min to 180 mm/min, preferably 70 mm/min to 150 mm/min, more preferably 80 mm/min to 120 mm/min. In addition, the second casting speed has a range of 200 mm/min to 300 mm/min, preferably 220 mm/min to 280 mm/min, more preferably 230 mm/min to 270 mm/min. I can.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의할 경우, 주조 속도는 1차 주조 속도 이후에 도 3의 (a)에 도시된 천이구간이 없이 바로 2차 주조 속도로 빠르게 증가하게 된다. 즉 종래의 방법과 달리 제 1 주조 속도에서 제 2 주조 속도로 천이되는 과정 중에 주조 속도가 서서히 증가하는 천이구간이 수행되지 않는다. 제 1 주조 속도에서 제 2 주조 속도로의 빠른 천이를 안정적으로 구현하기 위하여 가동대는 서보 모터에 의해 구동된다. As shown in Fig. 5, according to an embodiment of the present invention, the casting speed is rapidly increased to the second casting speed immediately after the first casting speed without the transition section shown in Fig. 3(a). do. That is, unlike the conventional method, a transition section in which the casting speed gradually increases during the transition from the first casting speed to the second casting speed is not performed. In order to stably implement a fast transition from the first casting speed to the second casting speed, the movable table is driven by a servo motor.

본 발명의 기술적 사상에 따라 제조한 소경봉 알루미늄 합금 주조재는, 다양한 조성의 알루미늄 합금을 포함할 수 있다(본 명세서에서의 알루미늄 합금은 합금원소를 포함한 알루미늄은 물론 순수한 알루미늄도 포괄적으로 포함한다). 예를 들어 종래부터 알려진 주조재 합금 혹은 전신재 합금 될 수 있다. 특히 고합금계 전신재 합금, 예를 들어 6000계 혹은 7000계 합금의 경우에는 본 발명의 일 실시예에 의해 100 mm 이하의 직경을 가지는 소경봉을 용이하면서도 안정적으로 제조할 수 있다. The small-diameter aluminum alloy cast material manufactured according to the technical idea of the present invention may include aluminum alloys of various compositions (the aluminum alloy in the present specification includes not only aluminum including alloy elements but also pure aluminum comprehensively). For example, it may be a cast material alloy or a wrought material alloy known from the prior art. In particular, in the case of a high alloy-based wrought material alloy, for example, a 6000 series or 7000 series alloy, a small diameter rod having a diameter of 100 mm or less can be easily and stably manufactured according to an embodiment of the present invention.

상술한 바와 같이, 대표적인 고합금계 알루미늄 합금인 7000계 알루미늄 합금은 종래의 방법으로는 직경이 100mm 이하의 소경봉 주조시 유지구간 내지 가속구간이 수행되는 과정 중에 관통형 몰드의 주입구 부근에서 유동성 부족에 의해 응고가 일어나 상기 주입구가 막히는 일이 발생되어 소경봉 제조에 어려움이 있었다. As described above, the 7000 series aluminum alloy, which is a representative high-alloy aluminum alloy, is due to lack of fluidity near the injection port of the through-type mold during the process of performing the holding section or the acceleration section when casting a small diameter rod of 100 mm or less in a conventional method. As a result, coagulation occurred and the injection hole was clogged, which made it difficult to manufacture a small diameter rod.

이에 비해 본 발명의 일 실시예에 의하면, 관통형 몰드로 용탕이 투입된 후 관통형 몰드를 통과하면서 응고된 알루미늄 고상이 가동대에 안착되면, 유지구간 및 시작구간 없이 정지된 가동대를 기 설정된 주조 속도로 바로 증가시키거나 혹은 가동대를 소정 시간 동안 제 1 주조속도로 이동시켜 주조를 수행한 후 천이구간 없이 바로 제 2 주조속도로 빠르게 천이시킨다. 이러한 과정 중에 용탕의 반고형 상태를 최소화 할 수 있으며, 용탕의 유동성 확보가 가능하다. 따라서 가동대가 정지 또는 저속 이동 하는 동안에 반고형 상태에 있는 알루미늄 합금이 주입구 부근에서 응고되는 가능성을 최소화함으로써 소경봉의 주조를 안정적으로 수행할 수 있다. On the other hand, according to an embodiment of the present invention, when the molten metal is injected into the through-type mold and the solidified aluminum solidified while passing through the through-type mold is settled on the movable table, a fixed movable table is cast without a holding section and a starting section. Immediately increasing the speed or moving the movable table at the first casting speed for a predetermined period of time to perform casting, and then quickly transitioning to the second casting speed without a transition section. During this process, the semi-solid state of the molten metal can be minimized, and the fluidity of the molten metal can be secured. Therefore, casting of a small-diameter rod can be stably performed by minimizing the possibility that the aluminum alloy in a semi-solid state is solidified near the injection hole while the movable table is stopped or moved at a low speed.

본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 직경이 100mm 이하, 예를 들어 20mm 내지 100mm, 혹은 50mm 내지 100mm의 범위를 가질 수 있다. 소경봉 주조재가 7000계 알루미늄 합금인 경우, 상기 주조재는 15 μm 내지 30 μm 범위의 2차 수지상 거리(Secondary Dendrite Arm Spacing, SDAS)를 가질수 있으며, 50 μm 내지 100 μm 범위의 결정립 크기를 가질 수 있다.The small-diameter aluminum alloy cast material manufactured according to an embodiment of the present invention may have a diameter of 100 mm or less, for example, 20 mm to 100 mm, or in a range of 50 mm to 100 mm. When the small-diameter cast material is a 7000-based aluminum alloy, the cast material may have a secondary dendrite arm spacing (SDAS) in the range of 15 μm to 30 μm, and may have a grain size in the range of 50 μm to 100 μm. .

이하에서는 본 발명의 이해를 돕기 위한 실험예에 대해서 설명한다. 하기의 실험예는 발명의 이해를 돕기 위해 제시되는 것이며, 본 발명의 하기 실험예로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, an experimental example for aiding understanding of the present invention will be described. The following experimental examples are presented to aid understanding of the invention, and are not limited to the following experimental examples of the present invention.

소경봉 알루미늄 합금 주조재를 위한 알루미늄 합금은 A7068 합금을 선택하였고, 그 조성은 표 1과 같다. A7068 alloy was selected as the aluminum alloy for the small-diameter aluminum alloy cast material, and the composition is shown in Table 1.

AlAl ZnZn MgMg CuCu FeFe ZrZr SiSi TiTi CrCr MnMn BalBal 7.467.46 2.402.40 1.921.92 0.120.12 0.100.10 0.0270.027 0.0260.026 0.0090.009 0.0030.003

도 1에 도시된 핫 탑 방식의 직접 주조 냉각 장치를 이용하였다. 1차 주조속도는 100 mm/분 이었고, 2차 주조 속도는 240 mm/분이었다. 실험예의 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 직경은 50 mm, 70 mm, 및 100 mm 이었다. 비교예로서, 도 3의 (a)와 같은 방식으로 주조한 주조재를 제조하였다. 유지구간은 23초동안 유지되었고, 시작구간의 주조 속도는 90 mm/분 이었으며, 안정구간에서의 주조 속도는 115 mm/분이었다. 이러한 주조 조건에서 직경인 100 mm 이하인 소경봉 제작은 주입구가 막히는 문제로 제조하기 못하였으며, 따라서 주조재의 직경이 150 mm인 소경봉을 비교예로 제조하였다. The direct casting cooling apparatus of the hot top method shown in FIG. 1 was used. The first casting speed was 100 mm/min, and the second casting speed was 240 mm/min. The diameters of the small-diameter aluminum alloy cast material of the experimental example were 50 mm, 70 mm, and 100 mm. As a comparative example, a cast material cast in the same manner as in FIG. 3 (a) was manufactured. The holding section was maintained for 23 seconds, the casting speed in the starting section was 90 mm/min, and the casting speed in the stable section was 115 mm/min. In these casting conditions, the production of small-diameter rods having a diameter of 100 mm or less could not be manufactured due to the problem of clogging the injection port, and thus, a small-diameter rod having a diameter of 150 mm of the cast material was manufactured as a comparative example.

도 6의 (a)는 실험예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법을 이용하여 제조한 소경봉 알루미늄 합금 주조재를 관찰한 결과이며, 도 6의 (b)는 직경 50 mm인 소경봉의 단면 사진이다.Figure 6 (a) is a result of observing a small-diameter aluminum alloy cast material manufactured using the method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material according to the experimental example, Figure 6 (b) is a cross-sectional view of a small-diameter rod having a diameter of 50 mm It's a picture.

도 6의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법을 이용하여 직경 50 mm, 70 mm, 및 100 mm를 각각 가지는 소경봉 알루미늄 합금 주조재들을 성공적으로 형성하였다. 이를 각각 실험예 1, 2 및 3으로 지칭한다. 상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재들은 표면 품질이 우수하고, 내부 균열이 존재하지 않음을 알 수 있다. 6A and 6B, small-diameter aluminum alloy cast materials having diameters of 50 mm, 70 mm, and 100 mm, respectively, were successfully formed by using the method of manufacturing the small-diameter aluminum alloy cast material. . This is referred to as Experimental Examples 1, 2 and 3, respectively. It can be seen that the small-diameter aluminum alloy cast materials have excellent surface quality and no internal cracks.

도 7는 실험예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 중심부로부터 표면부로의 2차 수지상 거리 변화를 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing a change in the secondary dendritic distance from the center to the surface of the small-diameter aluminum alloy cast material according to the experimental example.

도 7를 참조하면, 비교예인 150 mm 직경의 경우, 주조재의 중심부에서 표면부로 갈수록 2차 수지상 거리(Secondary Dendrite Arm Spacing, SDAS)가 약 46 μm 에서 약 33 μm로 급격하게 감소하였다. 반면 실험예들은 비교예에 비하여 2차 수지상 거리가 작게 나타났으며, 변화 정도도 작았다. 구체적으로, 실험예 3인 100 mm 직경의 경우에는 중심부의 약 25 μm 에서 표면부의 약 23 μm로 2차 수지상 거리의 변화가 상대적으로 작게 나타났다. 또한, 실험예 2인 70 mm 직경의 경우에는, 2차 수지상 거리가 중심부와 표면부에서 거의 동일하게 약 23 μm로 거의 변화가 없었다. 실험예 3인 50 mm 직경의 경우에는, 2차 수지상 거리가 가장 작은 수치로서 중심부와 표면부에서 거의 동일하게 약 18 μm로 거의 변화가 없었다.Referring to FIG. 7, in the case of a comparative example of 150 mm diameter, the secondary dendrite arm spacing (SDAS) sharply decreased from about 46 μm to about 33 μm from the center of the cast material to the surface. On the other hand, the experimental examples showed a smaller secondary dendritic distance compared to the comparative examples, and the degree of change was also small. Specifically, in the case of the 100 mm diameter in Experimental Example 3, the change in the secondary dendritic distance was relatively small from about 25 μm in the center to about 23 μm in the surface area. In addition, in the case of the 70 mm diameter in Experimental Example 2, the secondary dendritic distance was almost the same in the center and the surface portion, and there was almost no change to about 23 μm. In the case of the 50 mm diameter in Experimental Example 3, the secondary dendritic distance was the smallest value, and there was almost no change to about 18 μm in the center portion and the surface portion.

도 8는 실험예에 따른 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 중심부로부터 표면부로의 결정립 크기 변화를 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing the change in grain size from the center to the surface of the small-diameter aluminum alloy cast material according to the experimental example.

도 8을 참조하면, 비교예인 150 mm 직경의 경우, 주조재의 중심부에서 표면부로 갈수록 결정립 크기가 약 115 μm 에서 90 μm로 감소하였다. 본 발명의 실험예들은 비교예에 비하여 결정립 크기가 작게 나타났으며, 변화 정도도 작았다. 구체적으로, 실험예 3인 100 mm 직경의 경우에는 중심부에서 약 90 μm, 표면부에서 약 60 μm의 결정립 크기를 나타내었다. 실험예 2인 70 mm 직경의 경우에는 중심부에서 약 85 μm, 표면부에서 약 70 μm의 결정립 크기를 나타내었다. 실험예 1인 50 mm 직경의 경우에는 중심부에서 약 82 μm, 표면부에서 약 60 μm의 결정립 크기를 나타내었다. Referring to FIG. 8, in the case of a comparative example of 150 mm diameter, the grain size decreased from about 115 μm to 90 μm from the center of the cast material toward the surface. In the experimental examples of the present invention, the grain size was smaller than that of the comparative example, and the degree of change was also small. Specifically, in the case of the 100 mm diameter in Experimental Example 3, the crystal grain size was about 90 μm in the center and about 60 μm in the surface part. In the case of the 70 mm diameter in Experimental Example 2, the crystal grain size was about 85 μm in the center and about 70 μm in the surface. In the case of the 50 mm diameter in Experimental Example 1, the crystal grain size was about 82 μm in the center and about 60 μm in the surface.

도 7 및 도 8을 참조하면, 비교예인 150 mm 직경을 가지는 소경봉의 경우에는, 전체적인 미세조직이 조대하고 표면부와 중심부 미세조직 크기 차이가 크게 나타났다. 그러나, 본 발명의 기술 사상에 따라 제조된 100 mm 직경, 70 mm 직경, 및 50 mm 직경을 가지는 소경봉의 경우에는, 중심부와 표면부의 미세조직 편차가 매우 작음을 알 수 있다. 따라서, 실험예들에 따라 제조된 소경봉이 높은 기계적 강도를 가지면서도 위치별 강도 편차값도 작은 균일한 값을 나타낼 것으로 예상할 수 있다. Referring to FIGS. 7 and 8, in the case of a small diameter rod having a diameter of 150 mm as a comparative example, the overall microstructure was coarse, and the difference in the size of the surface portion and the central microstructure was large. However, in the case of a small diameter rod having a diameter of 100 mm, a diameter of 70 mm, and a diameter of 50 mm manufactured according to the technical idea of the present invention, it can be seen that the deviation of the microstructure of the center portion and the surface portion is very small. Therefore, it can be expected that the small-diameter rod manufactured according to the experimental examples exhibits a high mechanical strength and a small uniform value of the strength deviation value for each location.

일반적으로 2차 수지상 거리는 냉각속도와 직접적으로 관계가 있으며, 냉각속도가 느리면 2차 수지상 거리가 크게 된다. 비교예인 150 mm 직경을 가지는 소경봉의 경우에는, 2차 수지상 거리가 크게 나타나므로 표면부를 포함하여 전체적으로 냉각속도가 느리고, 특히 중심부로 갈수록 냉각속도가 크게 낮아지는 경향을 보임을 알 수 있다. 반면, 본 발명의 실험예인 100 mm 직경, 70 mm 직경, 및 50 mm 직경을 가지는 소경봉의 경우에는, 2차 수지상 거리가 작게 나타나므로 전체적으로 냉각속도가 빠르고 부위별 편차가 미미함을 알 수 있다.In general, the secondary dendritic distance is directly related to the cooling rate, and if the cooling rate is slow, the secondary dendritic distance becomes large. In the case of a small diameter rod having a diameter of 150 mm, which is a comparative example, since the secondary dendritic distance is large, the overall cooling rate including the surface portion is slow, and in particular, it can be seen that the cooling rate tends to decrease significantly toward the center. On the other hand, in the case of a small diameter rod having a diameter of 100 mm, a diameter of 70 mm, and a diameter of 50 mm, which is an experimental example of the present invention, since the secondary dendritic distance appears small, it can be seen that the overall cooling rate is fast and the variation for each part is insignificant.

도 9는 본 발명의 실험예 1에 따른 50 mm 직경의 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 중심부로부터 표면부로의 미세구조를 관찰한 결과이다.9 is a result of observing the microstructure from the center portion to the surface portion of the aluminum alloy cast material of a small diameter 50 mm diameter according to Experimental Example 1 of the present invention.

도 9를 참조하면, 상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 중심부로부터 표면부로 이동하여도 미세조직의 변화가 거의 없음을 알 수 있고, 따라서 균일한 미세조직을 가짐을 알 수 있다. 이러한 미세하고 균일한 미세조직을 가지는 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 높은 강도를 제공할 수 있다. Referring to FIG. 9, it can be seen that there is little change in microstructure even when moving from the center of the small-diameter aluminum alloy cast material to the surface, and thus it can be seen that it has a uniform microstructure. A small-diameter aluminum alloy cast material having such a fine and uniform microstructure can provide high strength.

이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The technical idea of the present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and that various substitutions, modifications and changes are possible within the scope not departing from the technical idea of the present invention, the technical idea of the present invention It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which this belongs.

Claims (12)

핫 탑 방식의 직접 냉각 주조 방법에 의해 알루미늄 합금 소경봉 주조재를 제조하는 방법으로서,
관통형 몰드를 통해 알루미늄 합금 용탕을 정지한 가동대 상부로 주입하는 단계;
상기 가동대를 일정 시간 동안 정지한 상태로 유지하는 유지 단계; 및
상기 가동대를 하강하여 기 설정된 설정 주조 속도로 주조하는 주조 단계;를 포함하며,
상기 유지 단계가 종료된 후, 상기 가동대의 하강 속도를 점진적으로 증가시키는 천이 구간이 없이 바로 상기 설정 주조 속도로 증가시키는 단계를 포함하는,
소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법.
As a method of manufacturing an aluminum alloy small-diameter cast material by a hot top method direct cooling casting method,
Injecting the molten aluminum alloy into the upper portion of the movable table through the through-type mold;
A maintenance step of maintaining the movable table in a stopped state for a predetermined period of time; And
A casting step of lowering the movable table and casting at a preset casting speed; including,
After the maintenance step is finished, including the step of immediately increasing the set casting speed without a transition section gradually increasing the descending speed of the movable table,
A method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material.
핫 탑 방식의 직접 냉각 주조 방법에 의해 알루미늄 합금 소경봉 주조재를 제조하는 방법으로서,
관통형 몰드를 통해 알루미늄 합금 용탕을 주입한 후 유지시간 없이 가동대를 제 1 주조속도로 이동하는 단계; 및
상기 가동대를 상기 제 1 주조 속도에 비하여 높은 제 2 주조 속도로 천이하여 주조하는 단계;를 포함하며,
상기 제 1 주조 속도에서 상기 제 2 주조 속도로의 천이 과정에서 상기 가동대의 하강 속도를 점진적으로 증가시키는 천이 구간이 없이 상기 제 1 주조 속도에서 바로 상기 제 2 주조 속도로 증가시키는 단계를 포함하는,
소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법.
As a method of manufacturing an aluminum alloy small-diameter cast material by a hot top method direct cooling casting method,
Injecting the molten aluminum alloy through the through-type mold and then moving the movable table at a first casting speed without a holding time; And
Transitioning the movable table to a second casting speed higher than the first casting speed and casting; Including,
In the process of transitioning from the first casting speed to the second casting speed, increasing the first casting speed to the second casting speed directly from the first casting speed without a transition section gradually increasing the descending speed of the movable table,
A method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material.
제 1 항에 있어서,
상기 설정 주조 속도는 200 mm/분 내지 300 mm/분의 범위를 가지는,
소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법.
The method of claim 1,
The set casting speed has a range of 200 mm / min to 300 mm / min,
A method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material.
제 1 항에 있어서,
상기 설정 주조 속도는 서보 모터를 이용하여 구현되는,
소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법.
The method of claim 1,
The set casting speed is implemented using a servo motor,
A method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 주조 속도는 50 mm/분 내지 180 mm/분의 범위를 가지는,
소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법.
The method of claim 2,
The first casting speed has a range of 50 mm / min to 180 mm / min,
A method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 주조 속도는 200 mm/분 내지 300 mm/분의 범위를 가지는,
소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법.
The method of claim 2,
The second casting speed has a range of 200 mm / min to 300 mm / min,
A method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1주조 속도와 상기 제 2 주조 속도는 서보 모터를 이용하여 구현되는,
소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법.
The method of claim 2,
The first casting speed and the second casting speed are implemented using a servo motor,
A method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 7000계 알루미늄 합금을 포함하는,
소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법.
The method according to claim 1 or 2,
The small-diameter aluminum alloy casting material comprises a 7000-based aluminum alloy,
A method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 100 mm 이하의 직경을 가지는,
소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법.
The method according to claim 1 or 2,
The small-diameter aluminum alloy cast material has a diameter of 100 mm or less,
A method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 15 μm 내지 30 μm 범위의 2차 수지상 거리를 가지는, 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법.
The method according to claim 1 or 2,
The small-diameter aluminum alloy cast material has a secondary dendritic distance in the range of 15 μm to 30 μm, a method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 소경봉 알루미늄 합금 주조재는 50 μm 내지 100 μm 범위의 결정립 크기를 가지는, 소경봉 알루미늄 합금 주조재의 제조 방법.
The method according to claim 1 or 2,
The small-diameter aluminum alloy cast material has a grain size in the range of 50 μm to 100 μm, a method of manufacturing a small-diameter aluminum alloy cast material.
7000계 알루미늄 합금으로 이루어진 지름 100mm 이하의 소경봉 주조재로서,
상기 소경봉 주조재는, 15 μm 내지 30 μm 범위의 2차 수지상 거리를 가지고, 50 μm 내지 100 μm 범위의 결정립 크기를 가지는,
소경봉 알루미늄 합금 주조재.

It is a small diameter rod casting material with a diameter of 100mm or less made of 7000 series aluminum alloy,
The small-diameter rod casting material has a secondary dendritic distance in the range of 15 μm to 30 μm, and has a grain size in the range of 50 μm to 100 μm,
Small diameter aluminum alloy casting material.

KR1020190126842A 2019-10-14 2019-10-14 Small diameter rod-typed aluminum alloy casting material and method of manufacturing the same KR102426037B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190126842A KR102426037B1 (en) 2019-10-14 2019-10-14 Small diameter rod-typed aluminum alloy casting material and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190126842A KR102426037B1 (en) 2019-10-14 2019-10-14 Small diameter rod-typed aluminum alloy casting material and method of manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210043920A true KR20210043920A (en) 2021-04-22
KR102426037B1 KR102426037B1 (en) 2022-07-29

Family

ID=75731121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190126842A KR102426037B1 (en) 2019-10-14 2019-10-14 Small diameter rod-typed aluminum alloy casting material and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102426037B1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04284947A (en) * 1991-03-14 1992-10-09 Furukawa Electric Co Ltd:The Continuous casting method
KR940000188A (en) * 1992-06-22 1994-01-03 서장기 Extrusion Process Omitted Aluminum Alloy Small Diameter Rod Manufacturing Method and Casting Apparatus
KR950005288A (en) * 1993-08-05 1995-03-20 박성용 Amputee Massage Device
JPH07185764A (en) * 1993-12-28 1995-07-25 Sumitomo Metal Ind Ltd Method for drawing out cast slab at the initial stage of casting in continuous casting and its dummy bar head
JP2007092125A (en) * 2005-09-29 2007-04-12 Showa Denko Kk Aluminum alloy, aluminum alloy bar, method for manufacturing aluminum alloy ingot for forging, and forged and formed article
KR20100020729A (en) 2008-08-13 2010-02-23 (주)엘엠에이티김해공장 Aluminum alloy small-diameter rod's horizontal continuous casting apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04284947A (en) * 1991-03-14 1992-10-09 Furukawa Electric Co Ltd:The Continuous casting method
KR940000188A (en) * 1992-06-22 1994-01-03 서장기 Extrusion Process Omitted Aluminum Alloy Small Diameter Rod Manufacturing Method and Casting Apparatus
KR950005288A (en) * 1993-08-05 1995-03-20 박성용 Amputee Massage Device
JPH07185764A (en) * 1993-12-28 1995-07-25 Sumitomo Metal Ind Ltd Method for drawing out cast slab at the initial stage of casting in continuous casting and its dummy bar head
JP2007092125A (en) * 2005-09-29 2007-04-12 Showa Denko Kk Aluminum alloy, aluminum alloy bar, method for manufacturing aluminum alloy ingot for forging, and forged and formed article
KR20100020729A (en) 2008-08-13 2010-02-23 (주)엘엠에이티김해공장 Aluminum alloy small-diameter rod's horizontal continuous casting apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR102426037B1 (en) 2022-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101612687B1 (en) Free casting method, free casting apparatus, and casting
US5979534A (en) Die casting method
US3658119A (en) Apparatus for processing molten metal in a vacuum
US6079477A (en) Semi-solid metal forming process
JP2007046071A (en) Mg ALLOY, AND CASTING METHOD OR FORGING METHOD OF THE SAME
RU2729246C1 (en) Casting method for active metal
US6334478B2 (en) Mold structure for injection molding of a light alloy and method of injection molding a light alloy using the same
KR102042715B1 (en) Method of producing high quality semi-solidification slurry through optimized process variables
KR102426037B1 (en) Small diameter rod-typed aluminum alloy casting material and method of manufacturing the same
CN108145099B (en) Method and device for preparing large composite steel ingot by rotary insert core blank
JP3487315B2 (en) Die casting method
KR102407828B1 (en) Wrought magnesium alloys with high mechanical properties and method for preparing the same
JPS62500293A (en) Continuous casting method and ingots produced by it
CN114749616A (en) Ingot mould for large-scale high-length-diameter ratio steel ingot and blank forming method
CN1047546C (en) As-continuously cast beam blank an method for casting continuously cast beam blank
JP4263463B2 (en) Magnesium alloy ingot and manufacturing method thereof
KR101838174B1 (en) Method of fabricating diff cover and method of dicasting Al alloy
JPH06246425A (en) Method for casting large sealed steel ingot
WO2018110370A1 (en) Casting method for active metal
RU2760688C1 (en) Method for manufacturing billets from antifriction bronze by casting with following extrusion
JP2019063816A (en) Method for producing aluminum alloy
KR100856097B1 (en) Production method by means of liquid forging and hot shaping
EP1482062B1 (en) Foam casting method and pressure-tight closable die for the production of cast articles
JP7406074B2 (en) Titanium ingot manufacturing method and titanium ingot manufacturing mold
RU2778039C1 (en) Method for modifying the structure of cast blanks from antifriction bronze for diffusion welding with steel (options)

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)