KR20220087128A - Casting mold and preparation method of ingot using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 몰드 내부에 용탕을 주입하는 단계; 및 상기 용탕을 냉각하는 단계를 포함하는 잉곳의 제조방법에 있어서, 상기 몰드는 몰드 내부 벽면에서 바닥면으로 경사지게 형성된 경사부를 포함하고, 상기 경사부를 통해 용탕을 주입하는 잉곳의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 잉곳의 결함을 최소화하고, 잉곳 내부 및 외부의 미세조직을 균일화할 수 있으므로, 잉곳의 품질을 크게 향상시킬 수 있다.The present invention comprises the steps of injecting molten metal into the mold; and cooling the molten metal, wherein the mold includes an inclined portion inclined from an inner wall of the mold to a bottom surface, and the molten metal is injected through the inclined portion. According to the present invention, since defects of the ingot can be minimized and the microstructure inside and outside the ingot can be uniformed, the quality of the ingot can be greatly improved.
Description
본 발명은 몰드 및 이를 이용한 잉곳의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잉곳 내부에서 발생하는 기공 및 상기 기공의 생성으로 인해 발생하는 크랙 등을 현저하게 저감할 수 있는 몰드 및 이를 이용한 잉곳의 제조방법이다. The present invention relates to a mold and a method for manufacturing an ingot using the same, and more particularly, to a mold capable of significantly reducing pores generated inside the ingot and cracks generated due to the generation of the pores, and manufacturing of an ingot using the same way.
일반적으로, 용탕을 일정한 형상에 주입하고 응고시켜 목적하는 형상과 크기의 제품으로 제조하는 주조기술은 용탕의 유동성을 이용하여 낮은 공정비용으로 복잡한 형상의 제조 및 동일한 형상과 크기를 가지는 제품의 반복 제조에 매우 유용한 장점을 가지고 있으나, 내부결함이 발생하기 쉬운 단점이 있고, 또한 용강의 응고중에 인위적으로 조절 가능한 제조변수가 적다는 문제점이 있다.In general, casting technology for manufacturing a product of a desired shape and size by pouring molten metal into a certain shape and solidifying it is used to manufacture complex shapes at low process costs and repeat manufacturing of products having the same shape and size by using the fluidity of the molten metal. Although it has a very useful advantage, it has a disadvantage that internal defects are easy to occur, and also has a problem that there are few artificially controllable manufacturing parameters during solidification of molten steel.
진공유도 용해(Vacuum Induction Melting) 기술은 대기 중에서 산화, 또는 탄화가 발생하기 쉬운 금속원료를 포함하는 합금을 용해하는데 주로 사용된다. 이러한 금속원료는 예를 들어, 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 지르코늄(Zr), 크롬(Cr) 및 바나듐(V) 등을 들 수 있고, 이와 같이 산화물 또는 탄화물을 형성하기 쉬운 원소를 포함하는 합금계를 대기 중에서 용융할 경우에는 합금조성 및 조직의 변화로 인해 목표로 하는 특성을 가진 합금계를 제조할 수 없기 때문에 진공유도 용해 방식이 사용되고 있다. Vacuum induction melting technology is mainly used to melt alloys containing metal raw materials that are prone to oxidation or carbonization in the atmosphere. Such metal raw materials may include, for example, titanium (Ti), magnesium (Mg), zirconium (Zr), chromium (Cr), and vanadium (V), and include elements that easily form oxides or carbides as described above. In the case of melting an alloy system in the atmosphere, a vacuum induction melting method is used because an alloy system having target properties cannot be manufactured due to changes in alloy composition and structure.
도 1은 진공유도 용해 공정을 통해 잉곳을 제조하는 과정을 나타낸 개략도이다. 도 1을 참조하면, 우선 원료 금속을 조성에 맞게 도가니에 투입하고, 진공을 유지한 상태에서 온도를 상승하여 금속을 용융하고, 이 후 용융된 금속을 정해진 주형틀(몰드)에 부어 진공분위기 상태에서 노냉(서냉)을 통해 합금 잉곳을 제조하게 된다. 1 is a schematic diagram showing a process of manufacturing an ingot through a vacuum induction melting process. Referring to FIG. 1 , first, a raw metal is put into a crucible according to the composition, and the temperature is raised while maintaining a vacuum to melt the metal, and then pour the molten metal into a predetermined flask (mold) in a vacuum atmosphere. alloy ingots are manufactured through furnace cooling (slow cooling).
도 2는 진공유도 용해를 통해 제조된 잉곳의 사진이며, 도 3은 상기 잉곳의 절단면을 나타낸 사진이다. 진공유도 용해를 통해 원료 잉곳 합금을 제조하는데 있어서, 일반적인 주조공정에서는 도 1 및 2에 나타낸 것과 같이, 크고 작은 다수의 기공(pore) 및 크랙 등의 다수의 결함을 포함하게 된다. 2 is a photograph of an ingot manufactured through vacuum induction melting, and FIG. 3 is a photograph showing a cut surface of the ingot. In manufacturing a raw material ingot alloy through vacuum induction melting, in a general casting process, as shown in FIGS. 1 and 2 , a large number of large and small pores and a number of defects such as cracks are included.
결함을 줄이기 위해, 주조 몰드 상부의 온도를 유지하기 위해 왕겨를 투입하거나, 산화를 방지하기 위해 알루미늄(Al) 및 규소(Si) 등, 보다 산화가 잘되는 원소를 투입하여 강한 산화물 슬래그를 형성하고, 산화보호막으로 사용하는 등의 연구가 이루어지고 있으나, 현실적으로 적용하기 곤란하며, 주조 결함을 획기적으로 저감할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.In order to reduce defects, rice husk is added to maintain the temperature of the upper part of the casting mold, or elements that are more easily oxidized, such as aluminum (Al) and silicon (Si), are added to prevent oxidation to form strong oxide slag, Although studies such as using it as an oxide protective film are being made, it is difficult to apply in reality, and a method capable of remarkably reducing casting defects is required.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 주조 공정을 이용하여 잉곳을 제조함에 있어서, 잉곳 내부에서 발생하는 기공 및 상기 기공의 생성으로 인해 발생하는 크랙 등을 방지할 수 몰드 및 이를 이용한 잉곳의 제조방법을 제공하고자 한다. The present invention is to solve the above problems, and in manufacturing an ingot using a casting process, a mold capable of preventing pores occurring inside the ingot and cracks occurring due to the generation of the pores, and an ingot using the same To provide a manufacturing method of
본 발명의 일 측면에 따르면, 몰드 내부에 용탕을 주입하는 단계; 및 상기 용탕을 냉각하는 단계를 포함하는 잉곳의 제조방법에 있어서, 상기 몰드는 몰드 내부 벽면에서 바닥면으로 경사지게 형성된 경사부를 포함하고, 상기 경사부를 통해 용탕을 주입하는 잉곳의 제조방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, the method comprising: injecting molten metal into a mold; and cooling the molten metal, wherein the mold includes an inclined portion formed to be inclined from an inner wall of the mold to a bottom surface, and the molten metal is injected through the inclined portion.
상기 몰드 내부에 용탕을 주입하는 단계 이후, 몰드 내부에 복수의 금속 또는 세라믹 와이어를 삽입하는 단계; 및 상기 금속 와이어를 인출하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.after injecting the molten metal into the mold, inserting a plurality of metal or ceramic wires into the mold; and taking out the metal wire.
상기 몰드 내부에 복수의 금속 또는 세라믹 와이어를 삽입하는 단계 이후, 금속 와이어를 회전시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.After inserting the plurality of metal or ceramic wires into the mold, the method may further include rotating the metal wires.
상기 용탕을 냉각하는 단계는 몰드 커버로 몰드 상단을 커버한 후 수행될 수 있다.The cooling of the molten metal may be performed after covering the top of the mold with a mold cover.
상기 용탕을 냉각하는 단계에서 상기 몰드 외주에는 몰드에 열을 인가하는 히터가 배치될 수 있다.In the step of cooling the molten metal, a heater for applying heat to the mold may be disposed on the outer periphery of the mold.
상기 히터는 몰드 바닥면으로부터 상부 방향으로 가열온도가 증가할 수 있다. In the heater, the heating temperature may increase in an upward direction from the bottom surface of the mold.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 몰드 내부 벽면에서 바닥면으로 경사지게 형성된 경사부를 포함하는 몰드 본체; 복수의 금속 또는 세라믹 와이어 와이어를 구비하는 플레이트; 및 몰드 상단을 개폐하는 몰드 커버를 포함하는 잉곳 제조용 몰드가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a mold body comprising: a mold body including an inclined portion formed to be inclined from a mold inner wall surface to a bottom surface; a plate comprising a plurality of metal or ceramic wire wires; And there is provided a mold for manufacturing an ingot comprising a mold cover for opening and closing the top of the mold.
상기 경사부는 세라믹 재질로 제조될 수 있다. The inclined portion may be made of a ceramic material.
상기 금속 또는 세라믹 와이어는 스테인레스, 탄소강, Al2O3 및 MgO로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.The metal or ceramic wire may include at least one selected from the group consisting of stainless steel, carbon steel, Al 2 O 3 and MgO.
상기 플레이트는 적어도 1개 이상의 홀이 형성되어 있을 수 있다. The plate may have at least one hole formed therein.
상기 몰드 본체의 외주를 둘러싸는 히터를 추가로 포함할 수 있다.It may further include a heater surrounding the outer periphery of the mold body.
본 발명에 따르면, 잉곳의 결함을 최소화하고, 잉곳 내부 및 외부의 미세조직을 균일화할 수 있으므로, 잉곳의 품질(기계적 특성) 향상에도 매우 큰 효과가 있을 것으로 예상된다.According to the present invention, since defects of the ingot can be minimized and the microstructure inside and outside the ingot can be uniformed, it is expected to have a very large effect on improving the quality (mechanical properties) of the ingot.
또한, 본 발명에 따른 방법은 기존의 설비를 활용할 수 있으므로, 비용면에서도 경제적인 장점이 있다. In addition, since the method according to the present invention can utilize existing equipment, there is an economic advantage in terms of cost.
도 1은 진공용해 공정을 통해 잉곳을 제조하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도 2는 종래의 진공유도 용해 방식을 통해 제조된 잉곳의 사진이다.
도 3은 종래의 진공유도 용해 방식을 통해 제조된 잉곳의 절단면을 나타낸 사진이다.
도 4는 몰드에 용탕을 주입하는 과정에서 기공이 발생하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 용탕을 주입하는 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 몰드 내부에 용탕을 주입하는 단계 이후, 몰드 내부에 복수의 금속 또는 세라믹 와이어를 삽입 및 인출하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 따른 금속 또는 세라믹 와이어를 구비하는 플레이트의 또 다른 구현예를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 8은 금속 또는 세라믹 와이어가 회전하는 것을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 몰드 커버로 몰드 상단을 커버한 후 용탕을 냉각하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 몰드 외주를 둘러싸는 히터로 용탕을 가열하며 냉각하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 11은 실시예 및 비교예에 따른 잉곳의 단면을 나타낸 사진이다. 1 is a schematic diagram showing a process of manufacturing an ingot through a vacuum melting process.
2 is a photograph of an ingot manufactured through a conventional vacuum induction melting method.
3 is a photograph showing a cross section of an ingot manufactured through a conventional vacuum induction melting method.
4 schematically shows a process in which pores are generated in the process of injecting molten metal into a mold.
5 schematically shows a method for injecting molten metal according to an embodiment of the present invention.
6 schematically shows a process of inserting and withdrawing a plurality of metal or ceramic wires into a mold after the step of injecting the molten metal into the mold according to an embodiment of the present invention.
7 schematically shows another embodiment of a plate with metal or ceramic wires according to the invention.
8 schematically shows the rotation of a metal or ceramic wire.
9 schematically shows a process of cooling the molten metal after covering the top of the mold with a mold cover according to an embodiment of the present invention.
10 schematically shows a process of heating and cooling molten metal with a heater surrounding the mold outer periphery according to an embodiment of the present invention.
11 is a photograph showing a cross-section of an ingot according to Examples and Comparative Examples.
이하, 다양한 실시예를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to various examples. However, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
본 발명은 몰드 및 이를 이용한 잉곳의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공유도용해 공정에서 주조결함을 줄일 수 있는 방법에 관한 것이다. 우선 주조 결함이 발생하는 원인을 살펴보면 내부에 트랩(trap)된 공기에 의해 발생하는 조대기공, 기공에 의해 발생하는 균열, 및 상하부 냉각온도 차이로 인해 발생하는 표면 결함 등으로 구분될 수 있다. 본 발명의 발명자들은 주조결함의 원인에 대한 심도 있는 연구를 거듭한 결과, 용탕을 몰드에 주입하는 공정에서 와류 발생을 최대한 억제하여 와류에 의해 내부에 트랩되는 공기의 양을 최소화하고, 냉각 공정에서 몰드 상부가 하부보다 빨리 냉각되어 보다 빠른 응고에 의해 내부 기공이 외부로 배출되지 않는 것을 방지하기 위해서는 상부가열 등을 통해 전체적으로 균일한 냉각속도를 유지할 필요가 있을 뿐만 아니라, pouring 공정 등에서 기 발생한 기포가 잉곳 내부에서 외부로 빠져나올 수 있는 통로를 생성해주는 경우, 조대 기공 및 이로 인해 발생하는 크랙을 크게 저감시킬 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다. The present invention relates to a mold and a method for manufacturing an ingot using the same, and more particularly, to a method capable of reducing casting defects in a vacuum induction melting process. First, looking at the causes of casting defects, it can be divided into coarse pores caused by air trapped inside, cracks caused by pores, and surface defects caused by the difference in cooling temperature between upper and lower parts. As a result of repeated in-depth research on the cause of casting defects, the inventors of the present invention minimize the amount of air trapped inside by the vortex by maximally suppressing the vortex generation in the process of pouring the molten metal into the mold, and in the cooling process In order to prevent the internal pores from being discharged to the outside due to faster solidification because the upper part of the mold is cooled faster than the lower part, it is necessary to maintain a uniform cooling rate as a whole through upper heating, etc. In the case of creating a passage that can escape from the inside of the ingot, it was found that coarse pores and cracks generated thereby can be greatly reduced, and the present invention was completed.
본 발명의 일 측면에 따르면, 몰드 내부에 용탕을 주입하는 단계; 및 상기 용탕을 냉각하는 단계를 포함하는 잉곳의 제조방법에 있어서, 상기 몰드는 몰드 내부 벽면에서 바닥면으로 경사지게 형성된 경사부를 포함하고, 상기 경사부를 통해 용탕을 주입하는 잉곳의 제조방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, the method comprising: injecting molten metal into a mold; and cooling the molten metal, wherein the mold includes an inclined portion formed to be inclined from an inner wall of the mold to a bottom surface, and the molten metal is injected through the inclined portion.
도 4는 몰드에 용탕을 주입하는 과정에서 기공이 발생하는 과정을 개략적으로 나타낸 것으로, 용탕의 낙차에 의한 충격으로 발생하는 와류에 의해 내부에 조대기공이 트랩된다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 용탕을 주입하는 방법을 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 몰드 본체는 몰드 내부 벽면에서 바닥면으로 경사지게 형성된 경사부를 포함하고, 상기 경사부를 통해 용탕을 주입하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 용탕 투입시 낙차에 의한 충격에 따른 와류 발생을 억제할 수 있고, 나아가, 와류에 의해 내부에 트랩되는 공기의 양을 최소화할 수 있다. 4 schematically shows a process in which pores are generated in the process of injecting molten metal into a mold, and the coarse pores are trapped inside by a vortex generated by an impact caused by a fall of the molten metal. 5 schematically shows a method for injecting molten metal according to an embodiment of the present invention, wherein the mold body according to the present invention includes an inclined portion formed to be inclined from the inner wall of the mold to the bottom surface, and the molten metal is injected through the inclined portion. may include the step of Accordingly, it is possible to suppress the occurrence of a vortex due to an impact caused by a fall when the molten metal is input, and furthermore, it is possible to minimize the amount of air trapped inside by the vortex.
상기 경사부는 특별하게 한정하는 것은 아니나, 용탕과의 반응성이 거의없는 실리카(SiC), Al2O3, MgO, AT(aluminum titanate) 등의 세라믹, 내화물 또는 탄화물 등으로 이루어지는 것이 바람직하며, 재질을 선정함에 있어 열충격 특성을 고려할 필요가 있다. The inclined portion is not particularly limited, but is preferably made of ceramic, refractory material, or carbide, such as silica (SiC), Al 2 O3, MgO, and AT (aluminum titanate), which has little reactivity with molten metal, and the material is selected In doing so, it is necessary to consider the thermal shock characteristics.
한편, 잉곳을 제조하는 공정 중 용탕의 점도는 온도가 낮아질수록 높아지나, 시간이 경과할수록 냉각에 따라 용탕의 온도가 서서히 하락하므로, 용탕 주입 후 발생한 내부 기공은 시간이 경과할수록 외부로 배출될 기회가 감소하게 된다. 이에 따라, 본 발명의 바람직한 구현 예에 따르면, 복수의 금속 또는 세라믹 와이어를 구비하는 플레이트를 용탕 내부에서 상하 운동시켜, 물리적인 path를 형성함으로써, 조대 기공을 현저하게 저감 시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 몰드 내부에 용탕을 주입하는 단계 이후, 몰드 내부에 복수의 금속 또는 세라믹 와이어를 삽입하는 단계; 및 상기 금속 와이어를 인출하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 삽입 및 인출의 반복 회수는 즉, 상하운동의 회수는 특별하게 한정되지 않는다.Meanwhile, during the process of manufacturing the ingot, the viscosity of the molten metal increases as the temperature decreases, but as time passes, the temperature of the molten metal gradually decreases with cooling. will decrease. Accordingly, according to a preferred embodiment of the present invention, by forming a physical path by moving a plate including a plurality of metal or ceramic wires up and down inside the molten metal, coarse pores can be significantly reduced. Specifically, after injecting the molten metal into the mold, inserting a plurality of metal or ceramic wires into the mold; and taking out the metal wire. The number of repetitions of the insertion and withdrawal, that is, the number of vertical movements is not particularly limited.
필요에 따라, 상기 몰드 내부에 복수의 금속 또는 세라믹 와이어를 삽입하는 단계 이후, 금속 또는 세라믹 와이어를 회전시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 회전은 각각의 금속 또는 세라믹 와이어가 회전하는 것일 수 있으며, 또한, 복수의 금속 또는 세라믹 와이어가 일체로서, 용탕을 stirring 하는 것일 수 있다. 밀도가 높은 합금(Fe49Co49V2)의 경우 밀도가 8.4g/cm3 수준으로 주조 중 기공이 발생하더라도 높은 밀도, 철정압 등의 영향으로 상부로 자연 배출되기 어려워, 응고되는 잉곳 내부에 조대 또는 미세 기공이 발생하게 된다. 따라서, 용탕이 응고되기 전에 복수의 금속 와이어를 용탕 내부로 투입한 후, 100 내지 600rpm의 속도로 고속 회전함으로써, 내부에 생성된 기공이 보다 용이하게 외부로 배출될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 100rpm 미만인 경우, 용탕의 흐름도가 낮아 기공이 쉽게 배출되기 어려울 수 있고, 600rpm 초과인 경우, 고속회전에 의해 형성된 용탕의 와류에 의해 기공이 재유입될 수 있으므로, 상기 복수의 금속 와이어의 회전 속도는 100 내지 600rpm 범위인 것이 바람직하다. If necessary, after inserting the plurality of metal or ceramic wires into the mold, the method may further include rotating the metal or ceramic wires. The rotation may be the rotation of each metal or ceramic wire, and may also be that a plurality of metal or ceramic wires are integrally formed to stir the molten metal. In the case of a high-density alloy (Fe 49 Co 49 V 2 ), even if the density is 8.4 g/cm 3 and pores occur during casting, it is difficult to naturally discharge to the top due to the influence of high density and iron static pressure, so Coarse or micropores are generated. Therefore, it is preferable to insert a plurality of metal wires into the molten metal before the molten metal is solidified, and then rotate at a high speed at a speed of 100 to 600 rpm so that the pores generated therein can be more easily discharged to the outside. When it is less than 100 rpm, the flow rate of the molten metal is low, so pores may not be easily discharged. If it is more than 600 rpm, the pores may be re-introduced by the vortex of the molten metal formed by high-speed rotation, so the rotation speed of the plurality of metal wires is It is preferably in the range of 100 to 600 rpm.
상기 금속 또는 세라믹 와이어는 적용하고자 하는 용탕의 종류에 따라, 달라질 수 있으며, 특별하게 한정하는 것은 아니나, 스테인레스, 탄소강, Al2O3 및 MgO로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. , 구체적으로, Al, Zn 등의 비교적 저융점 합금의 경우에는 스테인레스 계열, S45C 계열의 탄소강 등을 사용하는 것이 바람직하며, 1200℃ 이상의 융점을 가진 합금의 경우에는 용해와 용탕과의 반응성 등을 고려하여 Al2O3, MgO 등의 세라믹 계열의 와이어가 사용될 수 있다. The metal or ceramic wire may vary depending on the type of molten metal to be applied, and is not particularly limited, but preferably includes at least one selected from the group consisting of stainless steel, carbon steel, Al 2 O 3 and MgO. do. , Specifically, in the case of relatively low melting point alloys such as Al and Zn, it is preferable to use stainless steel or S45C series carbon steel. Therefore, a ceramic-based wire such as Al 2 O 3 and MgO may be used.
또한, 상기 복수의 금속 또는 세라믹 와이어가 구비된 플레이트에는 적어도 1개 이상의 홀(hole)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기에서 기공을 제거하기 위한 공정은 진공분위기에서 이루어질 수 있으며, 이에 따라, 용탕에 음압이 형성되어, 금속 또는 세라믹 와이어가 구비된 플레이트에 형성된 홀을 통하여, 기공이 보다 용이하게 외부로 배출될 수 있기 때문이다. In addition, it is preferable that at least one hole is formed in the plate provided with the plurality of metal or ceramic wires. The process for removing the pores may be performed in a vacuum atmosphere. Accordingly, a negative pressure is formed in the molten metal, and the pores can be more easily discharged to the outside through a hole formed in a plate provided with a metal or ceramic wire. because there is
한편, 상기 복수의 금속 또는 세라믹 와이어는 몰드 내 외주부로부터 중심부로 향할수록 금속 또는 세라믹 와이어의 길이가 짧아지도록 형성될 수도 있다. 이러한 형성을 갖는 금속 또는 세라믹 와이어를 사용하면, 조대 기공을 보다 효율적으로 제거할 수 있다. On the other hand, the plurality of metal or ceramic wires may be formed such that the length of the metal or ceramic wire becomes shorter as it goes from the outer periphery of the mold toward the center. If a metal or ceramic wire having such a formation is used, coarse pores can be removed more efficiently.
용탕에 금속 또는 세라믹 와이어를 삽입 및 인출하는 공정 또는 금속 또는 세라믹 와이어를 삽입, 회전 후, 인출하는 공정은 몰드에 용탕을 주입한 이후, 용탕의 응고가 진행되기 전에 수행되는 것이 바람직하다. 용탕의 응고가 진행되면 금속 또는 세라믹 와이어와 함께 응고되어 공정성이 저하될 가능성이 있다. The process of inserting and withdrawing the metal or ceramic wire into the molten metal or the process of inserting, rotating, and withdrawing the metal or ceramic wire is preferably performed after the molten metal is injected into the mold and before the solidification of the molten metal proceeds. When the solidification of the molten metal proceeds, it may be solidified together with the metal or ceramic wire, thereby reducing fairness.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 몰드 커버로 몰드 상단을 커버한 후 용탕을 냉각하는 과정을 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명의 바람직한 구현 예에 따르면, 용탕을 냉각하는 단계는 몰드 커버로 몰드 상단을 커버한 후 수행될 수 있다. 용탕 상부가 하부보다 먼저 응고되면, 용탕 내부에 잔류하는 기공이 외부로 빠져나가는 것을 방해할 수 있다. 따라서, 몰드 온도를 전체적으로 골고루 유지할 수 있도록 몰드 상단에 몰드 커버를 씌워 부분적 응고를 방지하고, 잉곳전체의 균일한 서냉을 유도하면 기공 등의 물리적인 결함을 저감할 수 있고, 이는 응고 후 미세조직의 균일화 또한, 이루어질 수 있다. 또한, 몰드 커버에는 하나 이상의 홀이 형성되어, 기공의 배출 경로를 제공할 수 있다. 9 schematically shows a process of cooling the molten metal after covering the top of the mold with a mold cover according to an embodiment of the present invention. According to a preferred embodiment of the present invention, cooling the molten metal includes a mold cover It can be done after covering the top. If the upper part of the molten metal is solidified before the lower part, it may prevent the pores remaining inside the molten metal from escaping to the outside. Therefore, to prevent partial solidification by putting a mold cover on the upper part of the mold to evenly maintain the mold temperature as a whole, and inducing uniform slow cooling of the entire ingot, physical defects such as pores can be reduced, which is the microstructure after solidification. Homogenization can also be achieved. In addition, one or more holes may be formed in the mold cover to provide a pore discharge path.
도 10에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 몰드 본체의 외주를 둘러싸는 히터를 추가로 포함할 수 있고, 용탕을 냉각하는 단계에서 몰드는 몰드 외주를 둘러싸는 히터에 의해 가열될 수 있다. 이 때, 상기 히터는 몰드 바닥면으로부터 상부 방향으로 가열온도가 증가하는 것이 더욱 바람직하다. 냉각 속도가 빠른 몰드 상부는 상대적으로 높은 열을 인가하고, 냉각속도가 느린하부는 상대적으로 낮은 열을 지속적으로 인가할 수 있도록 구성하여, 용탕이 전체적으로 균일하게 응고할 수 있도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 기공의 배출을 돕는 역할 또한, 수행할 수 있으므로, 내부 기공이 거의 없고 균일한 조직을 가진 합금 잉곳을 제조할 수 있다.10, according to another embodiment of the present invention, it may further include a heater surrounding the outer periphery of the mold body, and in the step of cooling the molten metal, the mold is heated by the heater surrounding the mold outer periphery. can At this time, it is more preferable that the heating temperature of the heater increases in an upward direction from the bottom surface of the mold. The upper part of the mold with a fast cooling rate applies relatively high heat, and the lower part with a slow cooling rate is configured to continuously apply relatively low heat, so that the molten metal can be uniformly solidified as a whole. Since the role of helping the discharge of pores can also be performed, an alloy ingot having almost no internal pores and having a uniform structure can be manufactured.
도 11(a)는 종래의 방식으로 진공유도용해 공정을 통해 Fe-Co-V 합금 잉곳을 제조한 후, 이의 단면을 촬영한 사진이고, 도 11(b)는 본 발명에 따른 방법으로, Fe-Co-V 합금 잉곳을 제조한 후, 이의 단면을 촬영한 사진이다. 도 9에서 확인할 수 있는 것과 같이, 본 발명에 따르면, 조대 기공은 거의 존재하지 않으며, 종래에 비해 품질이 현저하게 개선된 것을 육안을 통해서도 확인할 수 있다. 11 (a) is a photograph of a cross-section of an Fe-Co-V alloy ingot after manufacturing a Fe-Co-V alloy ingot through a vacuum induction melting process in a conventional manner, and FIG. 11 (b) is a method according to the present invention, Fe After manufacturing the -Co-V alloy ingot, it is a photograph of the cross-section. As can be seen in FIG. 9 , according to the present invention, coarse pores hardly exist, and it can be confirmed with the naked eye that the quality is remarkably improved compared to the prior art.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.
10: 용탕 공급기
20: 용탕
30: 몰드 본체
40: 기공
50: 경사부
60: 플레이트
70: 금속 또는 세라믹 와이어
80: 히터10: Molten metal feeder
20: molten metal
30: mold body
40: qigong
50: inclined part
60: plate
70: metal or ceramic wire
80: heater
Claims (12)
상기 몰드는 몰드 내부 벽면에서 바닥면으로 경사지게 형성된 경사부를 포함하고,
상기 경사부를 통해 용탕을 주입하는 잉곳의 제조방법.
injecting molten metal into the mold; And in the method of manufacturing an ingot comprising the step of cooling the molten metal,
The mold includes an inclined portion formed to be inclined from the inner wall of the mold to the bottom,
A method of manufacturing an ingot by injecting molten metal through the inclined portion.
상기 몰드 내부에 용탕을 주입하는 단계 이후, 몰드 내부에 복수의 금속 또는 세라믹 와이어를 삽입하는 단계; 및
상기 금속 또는 세라믹 와이어를 인출하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳의 제조방법.
According to claim 1,
after injecting the molten metal into the mold, inserting a plurality of metal or ceramic wires into the mold; and
Method of manufacturing an ingot, characterized in that it further comprises the step of withdrawing the metal or ceramic wire.
상기 몰드 내부에 복수의 금속 또는 세라믹 와이어를 삽입하는 단계 이후, 금속 또는 세라믹 와이어를 회전시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳의 제조방법.
3. The method of claim 2,
After the step of inserting a plurality of metal or ceramic wires into the mold, the method of manufacturing an ingot, characterized in that it further comprises the step of rotating the metal or ceramic wires.
상기 금속 또는 세라믹 와이어의 회전 속도는 100 내지 600rpm인 것을 특징으로 하는 잉곳의 제조방법.
4. The method of claim 3,
The method of manufacturing an ingot, characterized in that the rotation speed of the metal or ceramic wire is 100 to 600rpm.
상기 용탕을 냉각하는 단계는 몰드 커버로 몰드 상단을 커버한 후 수행되는 것을 특징으로 하는 잉곳의 제조방법.
According to claim 1,
The cooling of the molten metal is a method of manufacturing an ingot, characterized in that it is performed after covering the top of the mold with a mold cover.
상기 용탕을 냉각하는 단계에서 상기 몰드 외주에는 몰드에 열을 인가하는 히터가 배치되는 것을 특징으로 하는 잉곳의 제조방법.
According to claim 1,
In the step of cooling the molten metal, a heater for applying heat to the mold is disposed on the outer periphery of the mold.
상기 히터는 몰드 바닥면으로부터 상부 방향으로 온도가 증가하는 것을 특징으로 하는 잉곳의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The heater is a method of manufacturing an ingot, characterized in that the temperature increases in the upper direction from the bottom surface of the mold.
복수의 금속 또는 세라믹 와이어를 구비하는 플레이트; 및
몰드 상단을 개폐하는 몰드 커버를 포함하는 잉곳 제조용 몰드.
a mold body including an inclined portion formed to be inclined from an inner wall of the mold to a bottom surface;
a plate comprising a plurality of metal or ceramic wires; and
A mold for manufacturing an ingot including a mold cover that opens and closes the top of the mold.
상기 경사부는 세라믹 재질로 제조된 것을 특징으로 하는 잉곳 제조용 몰드.
9. The method of claim 8,
The inclined portion is a mold for manufacturing an ingot, characterized in that made of a ceramic material.
상기 금속 또는 세라믹 와이어는 스테인레스, 탄소강, Al2O3 및 MgO로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳 제조용 몰드.
9. The method of claim 8,
The metal or ceramic wire is a mold for manufacturing an ingot, characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of stainless steel, carbon steel, Al 2 O 3 and MgO.
상기 플레이트는 적어도 1개 이상의 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 잉곳 제조용 몰드.
9. The method of claim 8,
The plate is a mold for manufacturing an ingot, characterized in that at least one hole is formed.
상기 몰드 본체의 외주를 둘러싸는 히터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳 제조용 몰드.9. The method of claim 8,
A mold for manufacturing an ingot, characterized in that it further comprises a heater surrounding the outer periphery of the mold body.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06246426A (en) * | 1993-02-26 | 1994-09-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method for casting while stirring feeder head |
| JP2001347356A (en) * | 2000-06-07 | 2001-12-18 | Mitsubishi Materials Corp | Method and apparatus for producing copper or copper alloy ingot having smooth surface without shrinkage cavity and surface fold |
| JP2013151015A (en) * | 2011-02-16 | 2013-08-08 | Sumitomo Chemical Co Ltd | CASTING MOLD, Cu-Ga ALLOY SLAB, SPUTTERING TARGET, AND Cu-Ga ALLOY SLAB MANUFACTURING METHOD |
| KR20160149637A (en) * | 2015-06-18 | 2016-12-28 | 현대제철 주식회사 | Ingot molding apparatus |
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2020
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06246426A (en) * | 1993-02-26 | 1994-09-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method for casting while stirring feeder head |
| JP2001347356A (en) * | 2000-06-07 | 2001-12-18 | Mitsubishi Materials Corp | Method and apparatus for producing copper or copper alloy ingot having smooth surface without shrinkage cavity and surface fold |
| JP2013151015A (en) * | 2011-02-16 | 2013-08-08 | Sumitomo Chemical Co Ltd | CASTING MOLD, Cu-Ga ALLOY SLAB, SPUTTERING TARGET, AND Cu-Ga ALLOY SLAB MANUFACTURING METHOD |
| KR20160149637A (en) * | 2015-06-18 | 2016-12-28 | 현대제철 주식회사 | Ingot molding apparatus |
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