KR20240071661A - Mold for manufacturing ingot, mold assembly for manufacturing ingot and manufacturing method for ingot using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 잉곳 제조용 금형은, 제1 금형; 상기 제1 금형과 형폐되는 제2 금형; 및 상기 제1 금형과 상기 제2 금형 사이에 형성되며, 상하로 관통되는, 적어도 2 이상의 캐비티;를 포함하고, 상기 제1 금형 및 상기 제2 금형의 상부는 경사를 가지는 오목부를 구비하는 것을 특징으로 한다.A mold for manufacturing an ingot according to the present invention includes a first mold; a second mold closed with the first mold; and at least two cavities formed between the first mold and the second mold, penetrating upward and downward, wherein upper portions of the first mold and the second mold are provided with a concave portion having an inclination. Do it as
Description
본 발명은 잉곳 제조용 금형, 잉곳 제조용 금형 어셈블리 및 이를 이용한 잉곳 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mold for manufacturing an ingot, a mold assembly for manufacturing an ingot, and a method for manufacturing an ingot using the same.
금속 소재를 이용해서 부품을 제조하기 위해서는 금속 소재를 액상 상태로 녹여서 사용하는 경우도 있지만, 고상의 잉곳을 용해한 후 사출공정을 통해 부품을 제조하는 사출 성형 공정을 이용할 수 있다.In order to manufacture parts using metal materials, the metal material may be melted in a liquid state, but the injection molding process can be used to manufacture parts by melting a solid ingot and then performing an injection process.
사출 성형 공정은 제조하고자 하는 제품의 크기에 따라 투입되는 잉곳(ingot) 또는 모합금(master alloy)의 적정량을 조절하는 것이 유리하다. 잉곳의 양이 제조하고자 하는 제품 대비 적게 투입되는 경우 제품 끝단에 전해지는 압력이 낮아, 제품에서 부분 불량이 발생할 확률이 높아진다. 반대로 잉곳의 양이 제조하고자 하는 제품 대비 너무 많이 투입되는 경우 잉여의 용탕이 게이트, 비스켓 부분에 지나치게 많이 정체되어 스크랩 발생량이 많아지기 때문에, 모합금 소비량이 많아짐은 물론, 스크랩 발생량도 많아져서 공정비가 상승하는 문제가 발생하게 된다.In the injection molding process, it is advantageous to control the appropriate amount of ingot or master alloy added depending on the size of the product to be manufactured. If the amount of ingot is less than the product to be manufactured, the pressure transmitted to the end of the product is low, increasing the probability of partial defects in the product. On the other hand, if the amount of ingots is too large compared to the product to be manufactured, the excess molten metal stagnates in the gate and biscuit parts and the amount of scrap generated increases. Not only does the master alloy consumption increase, but also the amount of scrap generated increases, increasing the process cost. A rising problem arises.
특히, 비정질 소재로 사출 성형 공정을 이용하는 경우에는, 냉각속도가 매우 중요한 변수로 작용한다. 사출 성형 공정 중의 냉각속도가 비정질 소재의 임계 냉각속도보다 빠른 경우에는 상관없지만, 느린 경우에는 비정질/결정질 복합상 또는 결정상이 형성되는데, 이러한 경우 비정질 소재의 고유 특성인 우수한 내식성, 내마모성, 높은 경도 및 강도 특성이 나타나지 않는다.In particular, when using an injection molding process with amorphous materials, the cooling rate acts as a very important variable. It does not matter if the cooling rate during the injection molding process is faster than the critical cooling rate of the amorphous material, but if it is slow, an amorphous/crystalline composite phase or crystalline phase is formed. In this case, the unique properties of the amorphous material include excellent corrosion resistance, wear resistance, high hardness, and Strength characteristics do not appear.
따라서 비정질 소재를 이용하여 비정질 부품을 제조하기 위해서는 임계 냉각속도를 파악하는 것이 선행되어야 한다. 임계 냉각속도는 열이력 분석 곡선을 통해서 정량화가 가능하지만, 현장에서는 크기에 따른 비정질 상의 형성여부로 임계 냉각속도를 판단한다.Therefore, in order to manufacture amorphous parts using amorphous materials, the critical cooling rate must be determined first. The critical cooling rate can be quantified through a heat history analysis curve, but in the field, the critical cooling rate is judged based on the formation of an amorphous phase according to size.
이를 위해서는 용탕을 크기별로 준비된 금형에 투입하여 응고시킨 후, 제조된 잉곳 분석을 통해 비정질 상의 형성여부를 파악하여야 하는데, 합금이 바뀔 때마다 일일이 크기별 잉곳을 제조하고 분석해야 하기 때문에 많은 시간과 비용이 소모되었다.To achieve this, it is necessary to solidify the molten metal by pouring it into molds prepared for each size and then analyzing the manufactured ingots to determine whether an amorphous phase is formed. This requires a lot of time and cost because each ingot of each size must be manufactured and analyzed each time the alloy is changed. wasted.
한편, 대한민국 공개특허 제2018-0061358호는 고경도 비정질 복합체 및 이의 제조 방법 및 응용에 관한 것으로서, 합금 원료의 액체를 10-2-10-3K/s로 성형 및 냉각하여 비정질 복합체 잉곳을 얻는 단계를 포함하여, 45-60몰% Zr, 5-10몰% Hf, 5-15몰% Al, 8-22몰% Ni 및 6-14몰% Cu를 포함하는 기본 합금 성분; 기본 합금 성분의 12-26중량%의 첨가량을 갖는 ZrC 또는 WC 나노미터 분말인 경질 첨가제, WC 나노미터 분말의 입자 직경은 10-100nm이다; 및 기본 합금 성분의 4-8중량%의 첨가량을 갖는 Re, W 또는 Mo의 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘인 결합 첨가제를 포함하는 고경도 비정질 복합체를 제조하는 방법에 관한 내용을 개시하고 있다.Meanwhile, Republic of Korea Patent Publication No. 2018-0061358 relates to a high hardness amorphous composite and its manufacturing method and application, forming and cooling the liquid alloy raw material at 10 -2 -10 -3 K/s to obtain an amorphous composite ingot. Basic alloy components comprising 45-60 mol% Zr, 5-10 mol% Hf, 5-15 mol% Al, 8-22 mol% Ni and 6-14 mol% Cu; The hard additive is ZrC or WC nanometer powder with an addition amount of 12-26% by weight of the basic alloying element, the particle diameter of WC nanometer powder is 10-100nm; and a binding additive that is one or two selected from the group of Re, W, or Mo with an addition amount of 4-8% by weight of the basic alloy component.
대한민국 공개특허 제2015-0012807호는 잉곳 주조용 주입 방법 및 잉곳 주조용 장치에 관한 것으로서, 진공상태의 진공 챔버 내에 잉곳 주조용 몰드를 배치하고, 상기 진공 챔버 상부에 포니 래들을 통해 상기 잉곳 주조용 몰드에 용강을 주입하는 잉곳 주조용 용강 주입 방법이며, 상기 잉곳 주조용 몰드 내로 주입되는 용강의 최종 주입량만큼 메인 래들 내에 용강을 주입하는 단계; 상기 메인 래들 내의 용강을 상기 포니 래들로 배출하고, 상기 포니 래들 내에 공급된 용강을 상기 잉곳 주조용 몰드 내로 주입하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 잉곳 주조용 용강 주입 방법에 관한 내용을 개시하고 있다.Republic of Korea Patent Publication No. 2015-0012807 relates to an injection method for ingot casting and an ingot casting device. A mold for ingot casting is placed in a vacuum chamber in a vacuum state, and the ingot casting mold is placed on the upper part of the vacuum chamber through a pony ladle. A method of injecting molten steel for ingot casting into a mold, comprising: injecting molten steel into a main ladle equal to the final injection amount of molten steel to be injected into the ingot casting mold; Disclosed is a method of injecting molten steel for ingot casting, comprising the steps of discharging molten steel in the main ladle into the pony ladle and injecting the molten steel supplied into the pony ladle into the ingot casting mold.
그러나 상기 문헌들 역시 합금이 바뀌는 경우 다시 크기별 잉곳을 제조하고 분석해야 하는 문제가 있다.However, the above documents also have the problem of having to manufacture and analyze ingots of each size again when the alloy is changed.
그러므로, 용탕의 유동성과 임계 잉곳 크기를 쉽게 확인할 수 있고, 제품 제조를 위한 크기별 잉곳을 손쉽게 대량으로 제조할 수 있는 잉곳 제조용 금형 및 잉곳 제조 방법의 개발이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is a need for the development of a mold for manufacturing ingots and an ingot manufacturing method that can easily confirm the fluidity of the molten metal and the critical ingot size and can easily mass-produce ingots of each size for product manufacturing.
본 발명은 한번의 합금 용해로 잉곳을 제조하며, 동시에 냉각속도 측정과 적정이 가능한 잉곳 제조용 금형을 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide a mold for manufacturing an ingot that manufactures an ingot by melting a single alloy and at the same time measures and titrates the cooling rate.
또한, 본 발명은 전술한 잉곳 제조용 금형이 다단 결합됨으로써, 대용량의 잉곳을 제조할 수 있는 잉곳 제조용 금형 어셈블리를 제공하고자 한다.In addition, the present invention seeks to provide a mold assembly for ingot production that can produce a large capacity ingot by combining the above-described ingot production mold in multiple stages.
또한, 본 발명은 한번의 합금 용해로 잉곳을 제조하며, 동시에 냉각속도 측정과 적정이 가능한 잉곳 제조방법을 제공하고자 한다. In addition, the present invention seeks to provide an ingot manufacturing method that manufactures an ingot by melting the alloy once, and simultaneously measures and titrates the cooling rate.
본 발명은 제1 금형; 상기 제1 금형과 형폐되는 제2 금형; 및 상기 제1 금형과 상기 제2 금형 사이에 형성되며, 상하로 관통되는, 적어도 2 이상의 캐비티;를 포함하고, 상기 제1 금형 및 상기 제2 금형의 상부는 경사를 가지는 오목부를 구비하는, 잉곳 제조용 금형을 제공한다.The present invention relates to a first mold; a second mold closed with the first mold; and at least two cavities formed between the first mold and the second mold and penetrating upward and downward, wherein the upper portions of the first mold and the second mold include a concave portion having an inclination. Molds for manufacturing are provided.
또한, 본 발명은 전술한 잉곳 제조용 금형을 적어도 2 이상 포함하는 잉곳 제조용 금형 어셈블리를 제공한다.In addition, the present invention provides a mold assembly for manufacturing ingots including at least two molds for manufacturing the ingots described above.
또한, 본 발명은 잉곳 제조용 금형에 용탕을 주입하는 단계; 주입된 상기 용탕을 냉각하여 적어도 2 이상의 잉곳이 상하로 연결되어 있는 잉곳 어셈블리를 얻는 단계; 및 상기 잉곳 어셈블리를 분리하여 적어도 2 이상의 잉곳을 얻는 단계; 를 포함하는 잉곳 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention includes the steps of injecting molten metal into a mold for manufacturing an ingot; Cooling the injected molten metal to obtain an ingot assembly in which at least two ingots are connected vertically; and separating the ingot assembly to obtain at least two ingots. It provides an ingot manufacturing method including.
본 발명에 따른 잉곳 제조용 금형은 한번의 합금을 용해한 용탕으로, 용탕의 주조성, 합금의 임계 냉각 속도와 같은 다양한 효과를 측정할 수 있기 때문에 원가 절감을 할 수 있는 이점이 있다. 또한, 금형 상부가 오목하게 설계됨에 따라, 용탕이 튀는 현상이 억제되고 금형의 하부부터 순차적으로 차오를 수 있어 사용이 용이할 뿐 아니라 용탕이 낭비되는 현상을 억제할 수 있는 이점이 있다. 또한, 제조된 잉곳 어셈블리를 별도의 절단 과정 없이 수작업으로 손쉽게 잉곳으로 분리가 가능하여 공정 시간 및 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.The mold for manufacturing an ingot according to the present invention is a molten metal in which an alloy has been melted once, and has the advantage of reducing costs because it can measure various effects such as the castability of the molten metal and the critical cooling rate of the alloy. In addition, as the upper part of the mold is designed to be concave, the phenomenon of molten metal splashing is suppressed and it can be filled sequentially from the bottom of the mold, which not only makes it easier to use, but also has the advantage of suppressing the phenomenon of molten metal being wasted. In addition, the manufactured ingot assembly can be easily separated into ingots by hand without a separate cutting process, which has the advantage of reducing process time and cost.
본 발명에 따른 잉곳 제조용 금형 어셈블리는 전술한 잉곳 제조용 금형이 복수개로 체결된 형태이기 때문에, 한번에 대량의 잉곳을 얻을 수 있는 이점이 있다.Since the mold assembly for manufacturing ingots according to the present invention is a form in which a plurality of molds for manufacturing ingots are fastened together, it has the advantage of being able to obtain a large amount of ingots at once.
또한, 본 발명에 따른 잉곳 제조방법은, 대량의 잉곳을 별도의 절단 과정 없이 수작업으로 손쉽게 얻을 수 있는 이점이 있다.In addition, the ingot manufacturing method according to the present invention has the advantage of being able to easily obtain a large amount of ingots by hand without a separate cutting process.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시형태에 따른 잉곳 제조용 금형을 예시한 도이다.
도 2는 상기 캐비티의 크기에 따른 최적 이격 거리를 설계하는 과정을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시형태에 따른 제1 금형 또는 제2 금형을 예시한 도이다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시형태에 따른 잉곳 제조용 금형 어셈블리를 예시한 도이다.
도 5는 본 발명의 몇몇 실시형태에 따른 잉곳 제조용 금형 어셈블리의 단면을 예시한 도이다.1 is a diagram illustrating a mold for manufacturing an ingot according to some embodiments of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the process of designing the optimal separation distance according to the size of the cavity.
3 is a diagram illustrating a first mold or a second mold according to some embodiments of the present invention.
Figure 4 is a diagram illustrating a mold assembly for manufacturing an ingot according to some embodiments of the present invention.
Figure 5 is a diagram illustrating a cross section of a mold assembly for manufacturing an ingot according to some embodiments of the present invention.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, and the present invention is not limited thereby, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.
본 발명에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 직접 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 개재되는 경우도 포함한다.In the present invention, when a member is said to be located “on” another member, this includes not only the case where a member is in direct contact with another member, but also the case where another member is interposed between the two members.
본 발명에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present invention, when a part "includes" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.
<잉곳 제조용 금형><Mold for ingot manufacturing>
본 발명의 한 양태는, 포함하는 제1 금형(10); 상기 제1 금형(10)과 형폐되는 제2 금형(20); 및 상기 제1 금형(10)과 상기 제2 금형(20) 사이에 형성되며, 상하로 관통되는, 적어도 2 이상의 캐비티(cavity)(1);를 포함하고, 상기 제1 금형(10) 및 상기 제2 금형(20)의 상부는 경사를 가지는 오목부(2)를 구비하는, 잉곳 제조용 금형(100)에 관한 것이다.One aspect of the present invention includes a first mold (10); a second mold (20) closed with the first mold (10); and at least two cavities (1) formed between the first mold (10) and the second mold (20) and penetrating upward and downward, wherein the first mold (10) and the The upper part of the second mold 20 is provided with a concave portion 2 having an inclination, and relates to a
금형은 여러 차례 반복적으로 사용해야 하므로, 내열성 및 내구성이 우수하고, 내마모성이 우수한 재질을 사용해야 한다. 일반적으로 특수강 재질을 사용해서 제조하되, 반드시 열처리를 통해 강도 및 내구성을 향상시켜야 한다. 따라서 금형 재질 특성상 매우 높은 제조 비용이 발생하게 되는 문제가 있다. Since the mold must be used repeatedly several times, a material with excellent heat resistance, durability, and wear resistance must be used. In general, it is manufactured using special steel materials, but strength and durability must be improved through heat treatment. Therefore, there is a problem that very high manufacturing costs occur due to the characteristics of the mold material.
본 발명에 따른 잉곳 제조용 금형(100)은 한번의 합금을 용해한 용탕을 이용하여 대량의 잉곳을 제조할 수 있을 뿐 아니라, 용탕의 주조성, 합금의 임계 냉각 속도와 같은 다양한 효과를 측정할 수 있는 이점이 있다.The
상기 제1 금형(10)은 상하로 관통되는, 적어도 2 이상의 캐비티(1)의 일부를 구비할 수 있다. 상기 캐비티(1)는 용탕이 주입되는 부분으로서, 상기 제1 금형(10)과 상기 제2 금형(20)이 형폐될 때 그 내부에 형성되는 공간을 일컬을 수 있다. 상기 캐비티(1)는 그 일부가 상기 제1 금형(10)에 형성되고, 나머지가 상기 제2 금형(20)에 형성되는 형태로 구비되어, 상기 제1 금형(10)과 상기 제2 금형(20)이 형폐됨으로써 완전한 형태의 상기 캐비티(1)가 형성될 수도 있다.The first mold 10 may include a portion of at least two cavities 1 penetrating upward and downward. The cavity 1 is a part into which molten metal is injected, and may refer to a space formed inside the first mold 10 and the second mold 20 when they are closed. The cavity 1 is provided in such a way that a part of it is formed in the first mold 10 and the remainder is formed in the second mold 20, so that the first mold 10 and the second mold ( 20) may be molded closed to form the cavity 1 in a complete form.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 2 이상의 캐비티(1)는 용탕을 공급하는 탕로(3)에 의하여 상하로 관통될 수 있다. 상기 제1 금형(10) 및/또는 상기 제2 금형(20)은 일측, 구체적으로 상기 제1 금형(10) 및/또는 상기 제2 금형(20)은 상단의 일측에 주입홀(4)을 구비할 수 있으며, 상기 주입홀(4)은 상기 탕로(3)와 연결되어 상기 용탕을 상기 캐비티(1) 내로 주입할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the two or more cavities 1 may be penetrated up and down by a melt path 3 that supplies molten metal. The first mold 10 and/or the second mold 20 have an injection hole 4 on one side, specifically, the first mold 10 and/or the second mold 20 have an injection hole 4 on one side of the upper end. It can be provided, and the injection hole (4) is connected to the furnace (3) so that the molten metal can be injected into the cavity (1).
상기 주입홀(4)과 상기 탕로(3)는 그 일부가 상기 제1 금형(10)에 구비되고, 나머지가 상기 제2 금형(20)에 구비되는 형태로 구비되어, 상기 제1 금형(10)과 상기 제2 금형(20)이 형폐됨으로써, 완전한 형태의 상기 주입홀(4)과 상기 탕로(3)가 형성될 수도 있다.The injection hole 4 and the water conduit 3 are provided in such a way that a part of them is provided in the first mold 10 and the remainder is provided in the second mold 20, so that the first mold 10 ) and the second mold 20 are closed, so that the injection hole 4 and the water conduit 3 in a complete form may be formed.
도 1에 본 발명의 몇몇 실시형태에 따른 잉곳 제조용 금형(100)을 도시하였다.Figure 1 shows a
요컨대, 도 1을 참고하면 상기 제1 금형(10)과 상기 제2 금형(20)은 대칭되는 형태로서, 각각 상기 캐비티(1), 상기 주입홀(4), 상기 탕로(3)의 일부를 구비할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.In short, referring to FIG. 1, the first mold 10 and the second mold 20 have a symmetrical shape, and each have a portion of the cavity 1, the injection hole 4, and the water conduit 3. It may be provided, but is not limited to this.
본 발명에 있어서, "잉곳 제조용 금형(100)"은 상기 제1 금형(10)과 상기 제2 금형(20)을 통칭하는 용어일 수 있다.In the present invention, “
상기 제1 금형(10) 및/또는 상기 제2 금형(20)은 일측, 구체적으로 상기 제1 금형(10) 및/또는 상기 제2 금형(20)은 하단의 일측에 배출홀(5)을 구비할 수 있으며, 상기 배출홀(5)은 상기 탕로(3)와 연결되어 상기 용탕을 상기 잉곳 제조용 금형(100) 외부로 배출할 수도 있으나 이에 한정되지는 않는다. The first mold 10 and/or the second mold 20 has a discharge hole 5 on one side, specifically, the first mold 10 and/or the second mold 20 has a discharge hole 5 on one side of the bottom. It may be provided, and the discharge hole 5 may be connected to the furnace 3 to discharge the molten metal to the outside of the
상기 배출홀(5)은 상기 주입홀(4)과 같이 일부가 상기 제1 금형(10)에 구비되고, 나머지가 상기 제2 금형(20)에 구비되는 형태로 구비될 수도 있으나 이에 한정되지는 않는다.Like the injection hole 4, the discharge hole 5 may be partially provided in the first mold 10 and the remainder may be provided in the second mold 20, but is not limited thereto. No.
상기 캐비티(1)는 서로 이격되어 있으며, 상기 캐비티(1) 간의 이격 거리를 본 발명에서 한정하지는 않는다. 구체적으로 상기 캐비티(1)는 제조되는 잉곳 어셈블리를 쉽게 손으로 분리 가능할 정도의 거리로 이격될 수 있다. 예컨대 상기 캐비티(1)의 이격 거리는 0.1mm 내지 5mm, 바람직하게는 0.5mm 내지 2mm, 더욱 바람직하게는 0.7mm 내지 1.2mm 일 수 있다.The cavities 1 are spaced apart from each other, and the distance between the cavities 1 is not limited in the present invention. Specifically, the cavities 1 may be spaced apart at a distance that allows the ingot assembly being manufactured to be easily separated by hand. For example, the separation distance between the cavities 1 may be 0.1 mm to 5 mm, preferably 0.5 mm to 2 mm, and more preferably 0.7 mm to 1.2 mm.
상기 캐비티(1)의 이격 거리가 상기 범위 내인 경우, 제조되는 잉곳 어셈블리를 손으로 쉽게 절단하여 분리형 잉곳을 얻을 수 있는 이점이 있어 바람직하다. 또한, 상기 탕로(3)에 버(burr)가 생성되어, 거칠고 뾰족한 부분들이 추후 상기 용탕의 투입시 방해 요소가 되는 현상을 억제함으로써, 목적하고자 하는 형태의 잉곳을 얻을 수 있어 바람직하다.When the separation distance of the cavity 1 is within the above range, it is preferable because there is an advantage in that a separate ingot can be obtained by easily cutting the manufactured ingot assembly by hand. In addition, it is preferable to obtain an ingot of the desired shape by suppressing the phenomenon in which burrs are generated in the melting furnace 3 and rough and sharp parts become a hindrance when the molten metal is later introduced.
상기 탕로(3)는 상기 잉곳 어셈블리를 쉽게 손으로 분리 가능할 정도의 직경을 가질 수 있다. 예컨대 상기 탕로(3)는 직경이 3mm 내지 20mm, 바람직하게는 5mm 내지 10mm, 더욱 바람직하게는 6mm 내지 7mm일 수 있다. The furnace 3 may have a diameter that allows the ingot assembly to be easily separated by hand. For example, the diameter of the furnace 3 may be 3 mm to 20 mm, preferably 5 mm to 10 mm, and more preferably 6 mm to 7 mm.
상기 탕로(3)의 직경이 상기 범위를 만족하는 경우 상기 용탕의 이동이 원활하여 공정 시간을 단축킬 수 있으면서도, 상기 잉곳이 금속 소재일 경우에도, 제조되는 잉곳 어셈블리를 손으로 쉽게 절단할 수 있어 목적하는 형태의 분리형 잉곳을 얻을 수 있는 이점이 있어 바람직하다.When the diameter of the furnace 3 satisfies the above range, the molten metal can move smoothly and shorten the process time, and even if the ingot is a metal material, the manufactured ingot assembly can be easily cut by hand. This is desirable because it has the advantage of being able to obtain a separate ingot of the desired shape.
도 1에 본 발명의 몇몇 실시형태에 따른 잉곳 제조용 금형(100)을 도시하였다. 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 잉곳 제조용 금형(100)은 상기 2 이상의 캐비티(1)를 포함하기 때문에 한번의 합금 용해로 대량의 잉곳을 제조할 수 있는 이점이 있다.Figure 1 shows a
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 2 이상의 캐비티(1)는 직경의 크기가 서로 상이할 수 있다. 상기 2 이상의 캐비티(1)의 직경의 크기가 서로 상이할 경우 상기 용탕의 유동성을 확인할 수 있고, 임계 잉곳 크기를 용이하게 결정할 수 있는 이점이 있어 바람직하다. In another embodiment of the present invention, the two or more cavities 1 may have different diameters. When the diameters of the two or more cavities 1 are different from each other, the fluidity of the molten metal can be confirmed and the critical ingot size can be easily determined, which is preferable.
본 발명에 있어서, "임계 잉곳 크기"란, 스크랩 로스(loss)가 최소화되는 최적의 잉곳의 크기를 일컬을 수 있으며, 당업계에서 통상적으로 해석되는 용어로서 이해될 수 있다.In the present invention, “critical ingot size” may refer to the optimal ingot size at which scrap loss is minimized, and may be understood as a term commonly interpreted in the art.
도 2에 상기 캐비티(1)의 크기에 따른 최적 이격 거리를 설계하는 과정을 나타내었다.Figure 2 shows the process of designing the optimal separation distance according to the size of the cavity 1.
상기 2 이상의 캐비티(1)의 직경의 크기가 서로 상이하다는 건, 동일한 상기 탕로(3)를 이용하여 연결된 상기 2 이상의 캐비티(1)의 직경의 크기가 서로 상이할 수 있다는 것을 일컬을 수도 있다. 또한, 하나의 금형 내에 서로 다른 상기 탕로(3)를 이용하여 연결된 상기 2 이상의 캐비티(1)의 직경의 크기가 서로 상이할 수 있다는 것을 일컬을 수 있다.The fact that the diameters of the two or more cavities 1 are different from each other may mean that the diameters of the two or more cavities 1 connected using the same water conduit 3 may be different from each other. In addition, it can be said that the diameters of the two or more cavities (1) connected using different water channels (3) in one mold may be different from each other.
요컨대, 본 발명에 따른 잉곳 제조용 금형(100)은 복수개의 탕로(3)와, 각각의 탕로(3)를 이용하여 연결된 상기 2 이상의 캐비티(1)를 포함할 수 있다(도1 참고).In short, the
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 2 이상의 캐비티(1)는 직경의 크기가 점진적으로 감소하도록 설계될 수 있다. 구체적으로 상기 2 이상의 캐비티(1)는 상기 용탕의 온도와 점도를 감안하여, 상기 잉곳 제조용 금형(100)의 상부부터 하부까지 직경의 크기가 점진적으로 감소하도록 설계될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the two or more cavities 1 may be designed so that the diameter gradually decreases. Specifically, the two or more cavities 1 may be designed to gradually decrease in diameter from the top to the bottom of the
도 3에 본 발명에 따른 제1 금형(10) 또는 제2 금형(20)을 예시하였다.Figure 3 illustrates the first mold 10 or the second mold 20 according to the present invention.
상기 2 이상의 캐비티(1)의 직경의 크기가 점진적으로 감소, 구체적으로 상기 잉곳 제조용 금형(100)의 상부부터 하부까지 점진적으로 감소하는 경우, 상기 용탕이 응고되지 않고 상기 잉곳 제조용 금형(100)의 하부까지 흘러갈 수 있기 때문에, 상기 2 이상의 캐비티(1)는 직경의 크기가 점진적으로 감소되도록 설계되는 것이 바람직하다.When the size of the diameter of the two or more cavities 1 gradually decreases, specifically from the top to the bottom of the
본 발명에 따른 잉곳 제조용 금형(100)에 포함되는, 상기 2 이상의 캐비티(1)의 직경의 크기가 점진적으로 감소하는 경우, 상기 용탕의 응고 속도 및 제조되는 잉곳 크기에 따른 비정질 상의 형성여부를 손쉽게 확인 가능하여, 비정질 형성능 측정이 가능한 이점이 있다. When the size of the diameter of the two or more cavities 1 included in the
상기 캐비티(1)의 크기가 크면 냉각속도가 상대적으로 느려지고, 상기 캐비티(1)의 크기가 작으면 상대적으로 냉각속도가 빨라지기 때문에, 각각의 캐비티(1)의 크기에 따라 제조된 크기별 잉곳을 분석하여 임계 냉각 속도의 측정이 가능한 이점이 있으므로, 상기 2 이상의 캐비티(1)의 직경의 크기가 점진적으로 감소하는 것이 바람직하다.When the size of the cavity (1) is large, the cooling rate is relatively slow, and when the size of the cavity (1) is small, the cooling rate is relatively fast. Therefore, ingots of each size manufactured according to the size of each cavity (1) are used. Since there is an advantage of being able to measure the critical cooling rate through analysis, it is preferable that the size of the diameter of the two or more cavities 1 is gradually reduced.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 캐비티(1)의 단면의 형상은 원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 다각형 또는 사다리꼴일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 요컨대, 상기 잉곳의 형상은 구형, 다각형 등일 수 있으며, 상기 캐비티(1)의 형상은 상기 잉곳을 사용하고자 하는 목적과 용도에 따라 조절될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the cross-sectional shape of the cavity 1 may be circular, triangular, square, pentagonal, polygonal, or trapezoidal, but is not limited thereto. In short, the shape of the ingot may be spherical, polygonal, etc., and the shape of the cavity 1 may be adjusted depending on the purpose and purpose of using the ingot.
상기 오목부(2)는 상기 제1 금형(10) 및 상기 제2 금형(20)의 상부에 구비된다(도 3 참고).The concave portion 2 is provided at the top of the first mold 10 and the second mold 20 (see FIG. 3).
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 오목부(2)는, 용탕이 원활하게 흐를 수 있도록 상기 제1 금형(10) 및 상기 제2 금형(20)의 외측으로부터 중심쪽으로 향할수록 일정한 각도로 하향 경사지도록 형성될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the concave portion 2 is tilted at a constant angle toward the center from the outside of the first mold 10 and the second mold 20 so that the molten metal can flow smoothly. It may be formed to slope downward.
구체적으로 상기 제1 금형(10)에 구비되어 있는 상기 오목부(2)와 상기 제2 금형(20)에 구비되어 있는 상기 오목부(2)는 동일한 경사도를 가지도록 구비될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 다만, 이 경우 상기 잉곳 제조용 금형(100)의 상부로 상기 용탕의 주입이 용이하기 때문에, 상기 제1 금형(10)과 상기 제2 금형(20)의 오목부(2)는 서로 수평으로 대칭되는 형태를 이루는 것이 바람직하다.Specifically, the concave portion 2 provided in the first mold 10 and the concave portion 2 provided in the second mold 20 may be provided to have the same inclination, but are not limited to this. does not However, in this case, since it is easy to inject the molten metal into the upper part of the
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 제1 금형(10) 및 상기 제2 금형(20)은 원터치 방식으로 형폐 및 분리되는 것일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the first mold 10 and the second mold 20 may be closed and separated by a one-touch method.
도시하지는 않았으나, 상기 제1 금형(10) 및 상기 제2 금형(20)은 형폐된 후, 원터치 방식으로 형폐 및 분리될 수 있도록, 체결장치가 구비될 수 있다.Although not shown, a fastening device may be provided so that the first mold 10 and the second mold 20 can be closed and separated in a one-touch manner after the mold is closed.
예컨대, 상기 제1 금형(10)은 측면에 체결판을 구비하고, 상기 제2 금형(20)은 상기 제1 금형(10)의 체결판과 체결할 수 있는 체결링을 구비할 수 있으나 이에 한정되지는 않으며, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 것이라면, 통상의 원터치 체결 장치를 제한없이 적용할 수 있다.For example, the first mold 10 may be provided with a fastening plate on the side, and the second mold 20 may be provided with a fastening ring that can be fastened to the fastening plate of the first mold 10, but is limited to this. As long as it does not impede the purpose of the present invention, a typical one-touch fastening device can be applied without limitation.
또한, 도시하지는 않았으나 본 발명에 따른 잉곳 제조용 금형(100)은 2 이상의 금형이 다단 체결 가능하도록 추가의 체결 장치 또는 홈부와 돌출부 등을 구비할 수 있으나 역시 이를 한정하지는 않는다. 본 발명에 따른 잉곳 제조용 금형(100)은 2 이상의 금형이 다단 체결 가능하기 때문에, 모합금 제조의 경우처럼 한번의 주조로 대량 생산에 유리하다.In addition, although not shown, the
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 잉곳은 비정질 소재를 함유하는 것일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the ingot may contain an amorphous material.
본 발명에 따른 잉곳 제조용 금형(100)은, 제1 금형(10)과 제2 금형(20)의 2피스(piece)의 형태이기 때문에 탈부착이 용이하며, 한 번에 다량의 잉곳을 제조할 수 있는 이점이 있다. 특히, 상기 2 이상의 캐비티(1)의 직경의 크기를 상이하게 하는 경우, 상기 캐비티(1)의 크기별로 주조성, 임계 냉각 속도를 측정할 수 있는 이점이 있어, 비정질 소재를 함유하는 경우, 시제품 제조 실험이 가능하며, 시운전을 통하여 최적 크기의 잉곳을 용이하게 선정할 수 있는 이점이 있다.Since the
<잉곳 제조용 금형 어셈블리><Mold assembly for ingot manufacturing>
본 발명의 다른 양태는, 전술한 잉곳 제조용 금형(100)을 적어도 2 이상 포함하는 잉곳 제조용 금형 어셈블리(200)에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a
구체적으로, 본 발명의 다른 양태는, 제1 금형(10); 상기 제1 금형(10)과 형폐되는 제2 금형(20); 및 상기 제1 금형(10)과 상기 제2 금형(20) 사이에 형성되며, 상하로 관통되는, 적어도 2 이상의 캐비티(1);를 포함하고, 상기 제1 금형(10) 및 상기 제2 금형(20)의 상부는 경사를 가지는 오목부(2)를 구비하는, 잉곳 제조용 금형(100);을 적어도 2 이상 포함하는 잉곳 제조용 금형 어셈블리(200)에 관한 것이다.Specifically, another aspect of the present invention includes a first mold (10); a second mold (20) closed with the first mold (10); and at least two cavities 1 formed between the first mold 10 and the second mold 20 and penetrating upward and downward, and comprising the first mold 10 and the second mold. The upper part of (20) relates to a
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 잉곳 제조용 금형 어셈블리(200)는 병렬 연결, 구체적으로 병렬 다단 연결된 것일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the
도 4에 본 발명에 따른 잉곳 제조용 금형 어셈블리(200)를 예시하였으며, 도 5에 본 발명에 따른 잉곳 제조용 금형 어셈블리(200)의 단면도를 예시하였다. 도 4 및 5를 참고하면, 본 발명에 따른 잉곳 제조용 금형 어셈블리(200)는 상기 잉곳 제조용 금형(100)을 복수개로 체결함으로써, 한번의 조립으로 대량의 잉곳을 제조할 수 있다. 특히, 도 4 및 도 5와 같이 서로 상이한 직경 크기를 가지는 적어도 2 이상의 캐비티(1)를 포함하는 잉곳 제조용 금형(100)을 복수개로 체결하여 사용하는 경우, 상기 캐비티(1)의 크기별로 용탕의 주조성, 임계 냉각 속도를 측정할 수 있는 이점이 있다.Figure 4 illustrates a
상기 잉곳 제조용 금형(100)은 전술한 내용을 적용할 수 있다.The above-described details can be applied to the
<잉곳 제조 방법><Ingot manufacturing method>
본 발명의 또 다른 양태는, 전술한 잉곳 제조용 금형(100)에 용탕을 주입하는 단계; 주입된 상기 용탕을 냉각하여 적어도 2 이상의 잉곳이 상하로 연결되어 있는 잉곳 어셈블리를 얻는 단계; 및 상기 잉곳 어셈블리를 분리하여 적어도 2 이상의 잉곳을 얻는 단계;를 포함하는 잉곳 제조 방법에 관한 것이다.Another aspect of the present invention includes the steps of injecting molten metal into the above-described
상기 잉곳 제조용 금형(100)은, 2 이상이 체결되어 있는 잉곳 제조용 금형 어셈블리(200)의 형태일 수도 있으나 이에 한정하지는 않는다.The
상기 잉곳 제조용 금형(100) 및 상기 인곳 제조용 금형 어셈블리는 전술한 내용을 적용할 수 있다.The above-described details can be applied to the
본 발명에 따른 잉곳 제조 방법은 전술한 잉곳 제조용 금형(100)에 용탕을 주입하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 잉곳 제조용 금형(100)은 오목부(2)를 포함하기 때문에 상기 용탕이 특정 부분에 몰리거나 치우치지 않고, 상기 잉곳 제조용 금형(100)의 중앙부에 모여 중앙부에 가깝게 위치한 상기 주입홀(4)과 연결된 캐비티(1)부터 용이하게 채워질 수 있다.The ingot manufacturing method according to the present invention includes the step of injecting molten metal into the above-described
상기 용탕은 비정질 소재를 함유할 수 있다.The molten metal may contain amorphous material.
상기 용탕을 주입하는 단계 이후, 주입된 상기 용탕을 냉각하여 적어도 2 이상의 잉곳이 상하로 연결되어 있는 잉곳 어셈블리를 얻는 단계를 포함한다.After the step of injecting the molten metal, a step of cooling the injected molten metal to obtain an ingot assembly in which at least two ingots are connected vertically.
상기 용탕을 냉각할 때, 상기 잉곳 제조용 금형(100) 외주에 상기 잉곳 제조용 금형(100)에 열을 인가하는 히터가 배치될 수도 있으나 이에 한정되지는 않는다. 다만, 냉각 속도가 상대적으로 빠른 상기 잉곳 제조용 금형(100)의 상부에 상대적으로 높은 열을 인가하고, 냉각 속도가 상대적으로 느린 상기 잉곳 제조용 금형(100)의 하부에 상대적으로 낮은 열을 인가하는 경우, 상기 용탕이 전체적으로 균일하게 응고할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 잉곳 제조용 어셈블리를 이용하는 목적이, 전체적으로 균일한 크기와 성능을 가지는 잉곳을 대량으로 생산하기 위해서라면, 특히 상기 히터를 배치하여 상기와 같이 가열온도를 조절하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 잉곳 제조용 금형(100) 구간별로 차별 온도를 제어할 수도 있으나 이에 한정되지는 않는다. 또한, 상기 잉곳 제조용 금형(100) 내부 또는 상기 잉곳 제조용 금형(100)의 표면에 전원부에 연결된 열선이 구비되어 상기와 같이 가열온도를 조절할 수도 있으나 이에 한정되지는 않는다. When cooling the molten metal, a heater that applies heat to the
상기 잉곳 어셈블리를 얻는 단계 이후 상기 잉곳 어셈블리를 분리하여 적어도 2 이상의 잉곳을 얻는 단계를 포함한다.After obtaining the ingot assembly, the method includes separating the ingot assembly to obtain at least two ingots.
상기 잉곳 어셈블리는 상기 2 이상의 캐비티(1)와 상기 2 이상의 캐비티(1)를 상하로 관통하는 탕로(3)가 결합된 형상으로 얻어질 수 있다. 즉, 각각의 상기 캐비티(1)를 연결하는 상기 탕로(3)의 형상 부분을 손으로 쉽게 절단함으로써, 목적하는 분리형 잉곳을 용이하게 얻을 수 있다.The ingot assembly may be obtained in a shape in which the two or more cavities (1) and the melting path (3) penetrating upward and downward through the two or more cavities (1) are combined. That is, the desired separable ingot can be easily obtained by easily cutting the shaped portion of the furnace 3 connecting each of the cavities 1 by hand.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be manufactured in various different forms, and those skilled in the art will be able to form other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. You will be able to understand that this can be implemented. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.
1: 캐비티
2: 오목부
3: 탕로
4: 주입홀
5: 배출홀
10: 제1 금형
20: 제2 금형
100: 잉곳 제조용 금형
200: 잉곳 제조용 금형 어셈블리1: Cavity
2: recess
3: Tangro
4: Injection hole
5: Discharge hole
10: first mold
20: Second mold
100: Mold for ingot manufacturing
200: Mold assembly for ingot manufacturing
Claims (11)
상기 제1 금형과 형폐되는 제2 금형; 및
상기 제1 금형과 상기 제2 금형 사이에 형성되며, 상하로 관통되는, 적어도 2 이상의 캐비티;를 포함하고,
상기 제1 금형 및 상기 제2 금형의 상부는 경사를 가지는 오목부를 구비하는,
잉곳 제조용 금형.first mold;
a second mold closed with the first mold; and
At least two cavities formed between the first mold and the second mold, penetrating upward and downward,
The upper portions of the first mold and the second mold are provided with concave portions having an inclination,
Molds for making ingots.
상기 2 이상의 캐비티는 직경의 크기가 서로 상이한 것인 잉곳 제조용 금형.According to paragraph 1,
A mold for manufacturing an ingot, wherein the two or more cavities have different diameters.
상기 2 이상의 캐비티는 직경의 크기가 점진적으로 감소하는 것인 잉곳 제조용 금형.According to paragraph 2,
A mold for manufacturing an ingot in which the diameter of the two or more cavities gradually decreases.
상기 2 이상의 캐비티는 용탕을 공급하는 탕로에 의하여 상하로 관통되는 것인 잉곳 제조용 금형.According to paragraph 1,
A mold for manufacturing an ingot, wherein the two or more cavities are penetrated upward and downward by a furnace for supplying molten metal.
상기 오목부는, 용탕이 원활하게 흐를 수 있도록 상기 제1 금형 및 상기 제2 금형의 외측으로부터 중심쪽으로 향할수록 일정한 각도로 하향 경사지도록 형성되는 것인 잉곳 제조용 금형.According to paragraph 1,
The concave portion is formed to slope downward at a certain angle from the outside of the first mold and the second mold toward the center so that the molten metal can flow smoothly.
상기 캐비티의 단면의 형상은 원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 다각형 또는 사다리꼴인 것인 잉곳 제조용 금형.According to paragraph 1,
A mold for manufacturing an ingot, wherein the cross-sectional shape of the cavity is circular, triangular, square, pentagonal, polygonal, or trapezoidal.
상기 제1 금형 및 상기 제2 금형은 원터치 방식으로 형폐 및 분리되는 것인 잉곳 제조용 금형.According to paragraph 1,
A mold for manufacturing an ingot, wherein the first mold and the second mold are closed and separated in a one-touch manner.
상기 잉곳은 비정질 소재를 함유하는 것인 잉곳 제조용 금형.According to paragraph 1,
The ingot is a mold for manufacturing an ingot containing an amorphous material.
2 이상의 상기 잉곳 제조용 금형은 병렬 연결된 것인 잉곳 제조용 금형 어셈블리.According to clause 9,
A mold assembly for manufacturing an ingot, wherein two or more molds for manufacturing an ingot are connected in parallel.
주입된 상기 용탕을 냉각하여 적어도 2 이상의 잉곳이 상하로 연결되어 있는 잉곳 어셈블리를 얻는 단계; 및
상기 잉곳 어셈블리를 분리하여 적어도 2 이상의 잉곳을 얻는 단계;
를 포함하는 잉곳 제조 방법.Injecting molten metal into a mold for manufacturing an ingot according to any one of claims 1 to 8;
Cooling the injected molten metal to obtain an ingot assembly in which at least two ingots are connected vertically; and
Separating the ingot assembly to obtain at least two ingots;
Ingot manufacturing method comprising.
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| KR20150012807A (en) | 2013-07-26 | 2015-02-04 | 현대제철 주식회사 | Method for injecting melting steel into mold for ingot and casting apparatus for ingot |
| KR20180061358A (en) | 2015-11-13 | 2018-06-07 | 동관 에온텍 컴퍼니 리미티드 | High hardness amorphous composites and their manufacturing methods and applications |
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2022
- 2022-11-16 KR KR1020220153413A patent/KR20240071661A/en unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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