KR20240072788A - Electromagnetic control apparatus and method for continuous slab casting of aluminum alloy - Google Patents

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KR20240072788A
KR20240072788A KR1020220154780A KR20220154780A KR20240072788A KR 20240072788 A KR20240072788 A KR 20240072788A KR 1020220154780 A KR1020220154780 A KR 1020220154780A KR 20220154780 A KR20220154780 A KR 20220154780A KR 20240072788 A KR20240072788 A KR 20240072788A
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미콜라 슬라쯔네프
심현석
최성규
신종옥
김경현
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(주)동산테크
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Abstract

알루미늄 합금의 연속 슬라브 주조를 위한 전자파 제어 장치는, 액체 금속을 수용하는 금형; 상기 금형 위에서 상기 금형을 커버하면서 수평으로 배치된 수평 주조 테이블; 상기 수평 주조 테이블의 상부에 설치되어 액체 금속을 공급하기 위해 길게 연장된 주입홈; 상기 주입홈의 하단으로부터 하방으로 연장되어 상기 액체 금속을 상기 금형에 공급하기 위한 공급 노즐; 상기 수평 주조 테이블로부터 상기 금형 내부로 향하여 배치된 액체 섬프; 및 상기 액체 섬프의 양쪽면에 각각 배치된 한쌍의 인덕터를 포함한다.An electromagnetic wave control device for continuous slab casting of aluminum alloy includes a mold containing liquid metal; a horizontal casting table disposed horizontally above the mold and covering the mold; an injection groove installed on the upper part of the horizontal casting table and extending long for supplying liquid metal; a supply nozzle extending downward from the bottom of the injection groove to supply the liquid metal to the mold; a liquid sump disposed from the horizontal casting table toward the inside of the mold; and a pair of inductors respectively disposed on both sides of the liquid sump.

Description

알루미늄 합금의 연속 슬라브 주조를 위한 전자파 제어 장치 및 방법{Electromagnetic control apparatus and method for continuous slab casting of aluminum alloy}Electromagnetic control apparatus and method for continuous slab casting of aluminum alloy}

본 발명은 연속 주조 기술에 관한 것으로, 높은 품질, 개재물 감소, 낮은 중심선 다공도 및 마이크로 구조 및 화학 조성에 의한 편석을 갖는 잉곳(ingot), 빌렛(billet), 환봉(round rods), 슬라브(slab) 및 다른 제품의 생산에 있어서, 전자기 처리에 의해 비철 합금(non-ferrous alloys)의 용융(molten) 및 고형화(solidification)을 위한 방법 및 장비에 관한 것이다.The present invention relates to continuous casting technology, producing ingots, billets, round rods and slabs with high quality, reduced inclusions, low center line porosity and segregation due to microstructure and chemical composition. and methods and equipment for the melting and solidification of non-ferrous alloys by electromagnetic processing, in the production of other products.

7xxx -계열 알루미늄 합금은 고강도, 저밀도 및 높은 파괴 인성, 피로 균열 성장 및 응력 부식 저항성을 갖춘 중요한 항공기 구조 재료로 사용될 수 있다. 이러한 항공기 구조는 기계 본체 빔, 수평 솔리드 후면 벽, 상부 윙 스킨, 용골 붐, 방출 시트 및 레일 등과 같은 중요한 동력 구성 요소에 널리 사용된다. 또한, 소형 항공기 미사일, 대전차 미사일 및 기타 대형 군용 철주 브리지에서도 큰 잠재력을 가지고 있다.7xxx -series aluminum alloys can be used as important aircraft structural materials with high strength, low density and high fracture toughness, fatigue crack growth and stress corrosion resistance. These aircraft structures are widely used for critical power components such as machine body beams, horizontal solid rear walls, upper wing skins, keel booms, ejection seats and rails, etc. It also has great potential in small aircraft missiles, anti-tank missiles, and other large military pontoon bridges.

일반적으로 압출, 압연, 스탬핑(냉간 또는 고온)과 같은 후속 변형 처리를 위한 3 내지 7 계열의 고강도 알루미늄 합금에서, 가장 일반적인 공정은, 압출에 가장 적합한 원형 단면, 슬라브 또는 블룸(blooms), 롤링 또는 스탬핑에 특화된 직사각형 또는 정사각형 단면의 빌렛(billet)이다. 직사각형 용융물, 슬라브 또는 블룸의 주조와 관련하여 가장 일반적인 방법은 짧은 수냉식 슬라이딩 형 주형에서 수행되고, 메니스커스(meniscus)의 둘레를 따라 주형 상부에서 주형과 잉곳 사이의 계면 영역에 오일이 공급된다. 상기 오일은 주형 본체를 따라 잉곳이 미끄러지는 것을 방지하고 들러붙지 않는 코팅으로 작용한다.In general, in series 3 to 7 high-strength aluminum alloys for subsequent deformation processing such as extrusion, rolling, stamping (cold or hot), the most common processes are circular cross-section, slabs or blooms, which are most suitable for extrusion, rolling or It is a billet with a rectangular or square cross section specialized for stamping. Regarding the casting of rectangular melts, slabs or blooms, the most common method is carried out in short water-cooled sliding molds, and oil is supplied to the interface area between the mold and the ingot at the top of the mold along the circumference of the meniscus. The oil prevents the ingot from sliding along the mold body and acts as a non-stick coating.

광범위한 결정화 온도를 갖는 7xxx-계열 합금의 경우, 빌렛 형태의 원형 잉곳 단면에 대한 강한 온도 편석은 중앙 다공성의 형성과, 거시 및 미세 구조 간의 이질성을 초래한다. 후자의 경우, 심각한 잔류 주조 후 응력이 발생하므로 균질화 주조 후 어닐링(annealing)이 필요하다.In the case of 7xxx-series alloys with a wide range of crystallization temperatures, strong temperature segregation across the cross-section of the billet-shaped circular ingot leads to the formation of central porosity and heterogeneity between macro and microstructure. In the latter case, severe residual post-casting stresses occur and annealing is necessary after homogenization casting.

특히 아연 함량이 5~7% 이상인 고합금 합금, 예를 들어 7068 (8% 이상)에서 강한 열 응력이 발생한다.In particular, strong thermal stresses occur in high-alloy alloys with a zinc content of more than 5-7%, such as 7068 (more than 8%).

슬라브의 경우, 부상 방식으로 용융물을 공급할 때, 상기 용융물이 금형으로의 공급되는 위치와 제트 방식의 금형 출구 위치에서 잉곳의 균일 냉각에 따라, 냉각 및 열 유닛이 형성되므로, 슬라브 이격부에서 심각한 온도 저하가 발생한다. 이로 인해 수십 배 더 큰 열 응력이 발생되고 주조 공정 및 주조 후 보관 중에 길이 방향 균열이 발생할 수 있다.In the case of slabs, when supplying melt by flotation, a cooling and heat unit is formed according to the uniform cooling of the ingot at the position where the melt is supplied into the mold and at the mold exit position by jet method, so that a serious temperature is generated in the slab separation area. Deterioration occurs. This creates thermal stresses that are orders of magnitude greater and can lead to longitudinal cracks during the casting process and post-cast storage.

슬라브, 블룸 또는 빌렛의 연속 주조 분야에서, 연구자가 해결해야 하는 주요 과제가 있다. 이는 결정화 영역의 열적 비균질성을 줄이고 잉곳의 액체 섬프(liquid sump)에서 집중적인 강제 열 및 물질 전달과 더불어, 결정 전면에서 결정 성장 과정에 대한 열 응력(thermal stress) 효과를 보장하는 것이다. In the field of continuous casting of slabs, blooms or billets, there are major challenges that researchers must solve. This reduces thermal heterogeneity in the crystallization zone and ensures the effect of thermal stress on the crystal growth process at the crystal front, along with intensive forced heat and mass transfer in the liquid sump of the ingot.

잉곳의 액체 코어에서 열 및 물질 전달 제어 문제를 해결하기 위해, 내부 직접 침지 또는 외부 충격, 초음파 또는 펄스 직접 노출 등 여러 가지 방법을 사용할 수 있다. 그러나, 용융물과의 직접적인 국부 접촉은 액츄에이터 본체와 도파관의 마모, 금속 누적을 유발하고 균일한 충격을 보장하기 어렵게 만드는 등 많은 단점이 있다.To solve the problem of controlling heat and mass transfer in the liquid core of the ingot, several methods can be used, including direct internal immersion or external impact, ultrasonic or pulsed direct exposure. However, direct local contact with the melt has many disadvantages, such as causing wear and metal accumulation of the actuator body and waveguide and making it difficult to ensure uniform impact.

이러한 관점에서, 외부 강제력 작용을 위한 가장 적합한 방법은 전자기장과 전자기 교반기를 사용하는 것이라고 볼 수 있다.From this point of view, the most suitable method for external forcing is to use electromagnetic fields and electromagnetic stirrers.

전자주조(EMC: Electro-Magnetic Casting) 기술은 알루미늄 용융 표면적에 의해 발생하는 교류 자기장의 2.0~20kHz 주파수에서 로렌츠(Lorentz) 힘을 가하여, 금형에서 용융된 액체 금속을 내부로 압입함으로써, 직접 냉각, 제2 성형물의 고형화, 슬라브의 부드러운 표면, 편석 방지 등의 효과가 달성된다. 그러나, 주조기의 동작에 높은 안정성이 요구되지만, 주조기의 잔 진동, 주름진 슬라브 표면 등에 의해 주조 공정의 확립이 매우 어려워 산업계에서 이러한 기술의 적용은 제한적이다.Electro-Magnetic Casting (EMC) technology applies Lorentz force at a frequency of 2.0 to 20 kHz in an alternating magnetic field generated by the surface area of aluminum melt, and presses the molten liquid metal into the mold, thereby directly cooling it. Effects such as solidification of the second molding, smooth surface of the slab, and prevention of segregation are achieved. However, although high stability is required for the operation of the casting machine, establishment of the casting process is very difficult due to residual vibration of the casting machine, corrugated slab surface, etc., so the application of this technology in industry is limited.

그러나, 고주파 자기장을 사용하면 결정화기 벽에 액체 금속을 유지하는 데는 효과적이지만 고주파 자기장의 집중으로 인해 표면이 심하게 과열된다. 동시에 권선의 고주파 전원에 사용되는 고전압은 인체에 위험하며 고주파 인버터는 사람의 청력에 불쾌한 소리를 생성할 뿐만 아니라, 고주파의 고조파로 인해 전기 플랜트 네트워크에 악영향을 미칠 수 있으므로, 작업장 내의 다른 산업 장비에 유해하다.However, although the use of high-frequency magnetic fields is effective in retaining liquid metal on the crystallizer walls, the concentration of the high-frequency magnetic fields causes severe surface overheating. At the same time, the high voltage used in the high-frequency power supply of the winding is dangerous to the human body, and the high-frequency inverter not only produces sounds that are unpleasant to human hearing, but also may have a negative impact on the electrical plant network due to the harmonics of the high frequency, and other industrial equipment in the workshop. It's harmful.

전자기 결합은 금형과의 접촉 압력에 의해 생성된 저주파 자기장(예: 15~60Hz)을 감소시켜 1차 냉각 강도를 감소시키고, 표면에서 편석된 덩어리를 제거하고 표면 품질을 향상시킨다(중국 특허 CN1425520A 참조).Electromagnetic coupling reduces the low-frequency magnetic field (e.g. 15-60 Hz) generated by the contact pressure with the mold, thereby reducing the primary cooling intensity, removing segregated lumps from the surface and improving surface quality (see Chinese patent CN1425520A) ).

횡방향 단면이 직사각형 또는 정사각형인 용융물에 집중적으로 초점을 맞추면, 열 및 물질 전달 공정은 단방향 및 역방향 모두 주변을 따라, 결정 전면의 측면과 관련하여, 용융물의 횡방향 균일 이동 형태로 합리적으로 구성될 수 있다.Focusing intensively on melts with a rectangular or square transverse cross-section, heat and mass transfer processes can reasonably be organized in the form of a transverse uniform movement of the melt along the perimeter, with respect to the sides of the crystal front, in both unidirectional and reverse directions. You can.

전자석 교반기로 가장 자주 사용되는 방사형 전자석 고정자 형태의 시스템은, 원형 단면의 빌렛과 달리 슬라브에서는 3상 전류를 사용하므로, 회전 자기장 및 진행 자기장의 구성에 가장 적합하다.Systems in the form of radial electromagnetic stators, most often used as electromagnetic stirrers, are most suitable for the construction of rotating and traveling magnetic fields, since, unlike billets of circular cross section, three-phase currents are used in slabs.

진행 자기장 시스템은 3상 비동기 모터의 고정자에 의해 한 방향으로 배치되도록 구성되며, 자체 권선을 갖는 계단 형태로 위치한 수직 폴(pole)에 의해 내부 자속을 폐쇄하기 위하여, 메인 길이 방향 자기 회로가 하나의 평면 내에서 교대로 배열된다. The traveling magnetic field system is configured to be arranged in one direction by the stator of a three-phase asynchronous motor, in order to close the internal magnetic flux by means of vertical poles located in the form of steps with their own windings, in which the main longitudinal magnetic circuit is formed into one They are arranged alternately within the plane.

교대로 전원이 공급되는 권선에 3상 전류가 공급되면 이동 조건이 생성된다. 즉, 권선 사이의 단차에 의해 자기장이 시간 이동되면서, 인덕터 축을 따라 공간에서 자기장 피크의 파동 이동을 형성함으로써, 진행(run/travel)하는 자기장 효과를 형성할 수 있다.When three-phase currents are applied to alternately energized windings, a shifting condition is created. In other words, as the magnetic field moves in time due to the step between the windings, a wave movement of the magnetic field peak is formed in space along the inductor axis, thereby forming a run/travel magnetic field effect.

진행 자기장의 인덕터는 일반적으로 인발 축에 수직인 슬라브의 긴 면을 따라 설치되며, 자기 회로 및 슬라브 벽을 따라 액체 섬프에서 혼합 용융물을 생성한다. 또한, 진행 자기장의 반대편 인덕터에 전류가 공급되어 자기장의 이동 방향과 금속 흐름의 이동 방향이 각각 생성됨으로써, 액체 섬프에서 용융 흐름의 폐쇄 회로가 형성된다.An inductor of a traveling magnetic field is installed along the long side of the slab, usually perpendicular to the drawing axis, and creates a magnetic circuit and a mixed melt in a liquid sump along the slab wall. In addition, current is supplied to the inductor on the opposite side of the traveling magnetic field to create the moving direction of the magnetic field and the moving direction of the metal flow, respectively, thereby forming a closed circuit of the melt flow in the liquid sump.

또한 열 및 물질 전달 공정을 최적화하기 위해, 다양한 전문가들은 주어진 간격으로 흐름 방향을 반대로 하는 모드를 사용한다.Additionally, to optimize heat and mass transfer processes, various experts use a mode that reverses the flow direction at given intervals.

공지된 특허 US 2008/0164004 A1은 연속 주조되는 잉곳, 블룸 또는 슬라브의 응고되지 않은 부분에서, 용융 금속을 전자기로 교반하는 방법을 개시한다. 특히, 상기 잉곳의 미세하고 균질한 미세구조를 형성하고, 열 및 물질 전달 과정을 개선하기 위해, 전자기 교반기의 전원 권선에서 13~20Hz의 주파수 범위 및 3.0~6.5Hz의 변조 범위를 갖는 전류 캐리어와 최소 2개의 주파수 특성을 갖는 멀티-조화 전류의 사용을 제안한다.The known patent US 2008/0164004 A1 discloses a method of electromagnetically stirring molten metal in the unsolidified portion of a continuously cast ingot, bloom or slab. In particular, in order to form a fine and homogeneous microstructure of the ingot and to improve heat and mass transfer processes, a current carrier with a frequency range of 13 - 20 Hz and a modulation range of 3.0 - 6.5 Hz is used in the power winding of the electromagnetic stirrer. We propose the use of multi-harmonic currents with at least two frequency characteristics.

이러한 접근법은 빌렛, 블룸 및 슬라브의 연속 주조를 위한 다양한 시스템에서 사용될 때 잉곳의 경화되지 않은 부분에서 용융물의 펄스 혼합 모드와, 교류 자기장을 생성하기 위한 3상 시스템의 다른 설계를 사용한다. 특히, 연속 주조 동안 전자기 용융 혼합 방법을 설명하는 특허 US 4,852,635에 잘 나타나 있다.This approach uses a pulse mixing mode of the melt in the unhardened part of the ingot and a different design of a three-phase system to generate an alternating magnetic field when used in various systems for continuous casting of billets, blooms and slabs. In particular, this is illustrated in patent US 4,852,635, which describes an electromagnetic melt mixing method during continuous casting.

이와 같이, 적어도 2개의 주파수 성분을 갖는 자기장의 펄스 모드의 특이성 형성은 60 Hz 및 60+(0.03~0.25) Hz와 같이 서로 다르지만 유사한 주파수를 갖는 2개의 전류가 중첩되는 원리였다.In this way, the singular formation of a pulse mode of a magnetic field with at least two frequency components was based on the principle of overlapping two currents with different but similar frequencies, such as 60 Hz and 60+(0.03~0.25) Hz.

동시에 0.5Hz의 펄스 주파수에서 혼합 펄스 모드를 사용하면, 클러스터의 등축 결정을 최소 3배 이상 크게 함으로써 네거티브 편석을 크게 줄일 수 있다.At the same time, using the mixed pulse mode at a pulse frequency of 0.5 Hz, the negative segregation can be greatly reduced by making the equiaxed crystals of the clusters at least three times larger.

이와 함께, 접선 전자기파 교반기 시스템 전용으로, 수평 평면에서 용융물의 열 및 물질 전달 과정의 유체역학적 안정화를 강화할 필요가 있다. 잉곳의 액체 코어에 있는 용융물 전체 부피의 미세 난류를 제공하는 유체 역학적 와류 흐름을 생성하기 위해서는 펄스 혼합 모드를 사용해야 하며, 일반적으로 온도 및 화학 조성 측면에서 때때로 더 효율적인 균질화 모드가 요구될 수 있다.At the same time, dedicated to tangential electromagnetic wave stirrer systems, it is necessary to strengthen the hydrodynamic stabilization of heat and mass transfer processes in the melt in the horizontal plane. A pulsed mixing mode must be used to create a hydrodynamic vortex flow that provides microturbulence of the entire volume of the melt in the liquid core of the ingot, and sometimes a more efficient homogenization mode may be required, usually in terms of temperature and chemical composition.

따라서, 특허 US 6,443,219(용융 금속 주조 방법)에 따르면 진행 자기장의 매개변수를 변경하여, 고형화 잉곳의 액체 섬프에서 용융물에 진동 효과를 생성하는 것이 제안된다. 즉, 주어진 시간 조정 매개변수를 사용하여 0에서 공칭 값으로 시간의 강도를 변경하거나, 이동하는 전자기력의 역방향 동작을 제공한다. 동시에 상기 특허는 블룸과 같은 모든 잉곳 단면에서 입자 크기를 분쇄하고, 미세 구조를 균질화하는 공정에 중점을 둔다.Therefore, according to patent US 6,443,219 (Method for casting molten metal) it is proposed to change the parameters of the advancing magnetic field to create an oscillating effect in the melt in the liquid sump of the solidifying ingot. That is, it changes the intensity of time from zero to a nominal value using a given time adjustment parameter, or provides a reverse action of the moving electromagnetic force. At the same time, the patent focuses on the process of crushing the particle size and homogenizing the microstructure in all ingot cross-sections, such as bloom.

한편, 특허 US 5,722,480에 따르면, 진행 자기장에 의한 전자기 교반의 펄스 모드를 이용하는 개발 컨셉을 사용하는데, 여기서, 진폭 변조의 연속 원리에서 주로 하나의 캐리어 주파수를 갖지만 조절되고 시변하는 진폭을 가진다.On the other hand, according to patent US 5,722,480, a development concept is used that uses a pulse mode of electromagnetic agitation by a traveling magnetic field, where, on the continuous principle of amplitude modulation, it has mainly one carrier frequency, but with a controlled and time-varying amplitude.

본 발명에 가장 가까운 선행기술은 한국 특허 KR20190071146A로서, 7xxx-계열 합금에서 빌렛의 결정화 과정을 전자기적으로 제어하는 방법을 적용한다. 잉곳의 액체 섬프에서 용융물 혼합 공정을 광범위하게 제어하기 위해, 진폭 변조 자기장과 유체역학 임펄스에 의한 반고체상에서의 펄스 작용이 사용되며, 잉곳의 전체 단면에 걸쳐 미세 구조의 미세화 및 구조의 균질화에 기여한다.The prior art closest to the present invention is Korean patent KR20190071146A, which applies a method of electromagnetically controlling the crystallization process of billets in 7xxx-series alloys. For extensive control of the melt mixing process in the liquid sump of the ingot, pulse action on the semi-solid phase by amplitude-modulated magnetic fields and hydrodynamic impulses is used, contributing to the refinement of the microstructure and homogenization of the structure over the entire cross-section of the ingot. .

한국 특허공개공보 2019-0071146호 (2019.6.24 공개)Korean Patent Publication No. 2019-0071146 (published on June 24, 2019)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 시간에 따라 전자기파의 영향 벡터를 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라 방향을 제어하고 시간에 따라 자력선을 형성하는 것이다. 구체적으로, 용융물의 회전 운동을 "법선" 성분으로 생성하는, "접선" 성분으로부터 잉곳의 액체 코어에 두 가지 유형의 전자기 펄스를 제공하여, 중심 빌렛 방향으로 펄스 수중 음향 및 전자기 작용을 제공하는 것을 의도한다.The technical problem to be achieved by the present invention is to not only change the influence vector of electromagnetic waves over time, but also control the direction and form magnetic force lines over time. Specifically, providing two types of electromagnetic pulses to the liquid core of the ingot, from the "tangential" component, producing rotational motion of the melt as the "normal" component, providing pulsed hydroacoustic and electromagnetic action in the direction of the central billet. intend

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금의 연속 슬라브 주조를 위한 전자파 제어 장치는, 액체 금속을 수용하는 금형(4); 상기 금형(4) 위에서 상기 금형(4)을 커버하면서 수평으로 배치된 수평 주조 테이블(1); 상기 수평 주조 테이블(1)의 상부에 설치되어 액체 금속을 공급하기 위해 길게 연장된 주입홈(2); 상기 주입홈(2)의 하단으로부터 하방으로 연장되어 상기 액체 금속을 상기 금형(4)에 공급하기 위한 공급 노즐(3); 상기 수평 주조 테이블(1)로부터 상기 금형(4) 내부로 향하여 배치된 액체 섬프(5); 및 상기 액체 섬프(5)의 양쪽면에 각각 배치된 한쌍의 인덕터(10, 7)를 포함한다.An electromagnetic wave control device for continuous slab casting of aluminum alloy according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem includes a mold (4) containing liquid metal; A horizontal casting table (1) disposed horizontally above the mold (4) and covering the mold (4); an injection groove (2) installed on the upper part of the horizontal casting table (1) and extending long to supply liquid metal; a supply nozzle (3) extending downward from the bottom of the injection groove (2) to supply the liquid metal to the mold (4); a liquid sump (5) disposed from the horizontal casting table (1) toward the inside of the mold (4); and a pair of inductors 10 and 7 respectively disposed on both sides of the liquid sump 5.

상기 알루미늄 합금의 연속 슬라브 주조를 위한 전자파 제어 장치는, 상기 금형(4)의 캐비티(cavity)에 윤활제를 공급하는 윤활 장치; 및 상기 금형(4)을 냉각하는 수냉 장치를 더 포함한다.The electromagnetic wave control device for continuous slab casting of the aluminum alloy includes a lubrication device that supplies lubricant to the cavity of the mold (4); And it further includes a water cooling device for cooling the mold (4).

상기 한쌍의 인덕터(10, 7)는, 상기 액체 금속에 대한 단방향 전자기 교반을 위해, 단방향 진행 맥동 교류 자기장을 발생시킨다.The pair of inductors 10, 7 generates a unidirectional pulsating alternating magnetic field for unidirectional electromagnetic agitation of the liquid metal.

상기 단방향 진행 맥동 교류 자기장의 단상 전류는 다음의 수학식에 의해 생성되며,The single-phase current of the unidirectional pulsating alternating magnetic field is generated by the following equation,

상기 Uc는 캐리어 주파수 진동의 일정한 진폭, M은 변조 비율(M≤1), ωm, ωc는 각각 변조 주파수 및 캐리어 주파수, φm, φC는 각각 변조 주파수에 대한 초기 위상 편이 및 캐리어 주파수에 대한 초기 위상 편이이다.Where Uc is a constant amplitude of carrier frequency oscillation, M is the modulation ratio (M≤1), ωm and ωc are the modulation frequency and carrier frequency, respectively, and ϕm and ϕC are the initial phase shift for the modulation frequency and the initial phase for the carrier frequency, respectively. It's better.

상기 단방향 진행 맥동 교류 자기장의 3상 전류는 다음의 수학식에 의해 생성되며,The three-phase current of the unidirectional pulsating alternating magnetic field is generated by the following equation,

상기 Uc는 캐리어 주파수 진동의 일정한 진폭, M은 변조 비율, ωm, ωc는 각각 변조 주파수 및 캐리어 주파수, φm은 변조 주파수에 대한 초기 위상 편이이다.Where Uc is the constant amplitude of the carrier frequency oscillation, M is the modulation ratio, ωm and ωc are the modulation frequency and carrier frequency, respectively, and ϕm is the initial phase shift with respect to the modulation frequency.

상기 한쌍의 인덕터(10, 7)는, 상기 액체 금속에 대한 가역적 전자기 교반을 위해, 가역적인 맥동 교류 자기장을 발생시킨다.The pair of inductors 10, 7 generate a reversible pulsating alternating magnetic field for reversible electromagnetic agitation of the liquid metal.

상기 가역적인 맥동 교류 자기장의 3상 전류는 다음의 수학식에 의해 생성되며,The three-phase current of the reversible pulsating alternating magnetic field is generated by the following equation,

상기 Uc는 캐리어 주파수 진동의 일정한 진폭, M은 변조 비율, ωm, ωc는 각각 변조 주파수 및 캐리어 주파수, φm은 변조 주파수에 대한 초기 위상 편이, φC는 캐리어 주파수에 대한 초기 위상 편이이다.Where Uc is a constant amplitude of carrier frequency oscillation, M is the modulation ratio, ωm and ωc are the modulation frequency and carrier frequency, respectively, ϕm is the initial phase shift with respect to the modulation frequency, and ϕC is the initial phase shift with respect to the carrier frequency.

상기 한쌍의 인덕터(10, 7)는, 멀티 폴을 갖는 고정자 형태의 자기 코어와, 상기 멀티 폴에 설치된 권선을 갖는다.The pair of inductors 10 and 7 has a magnetic core in the form of a stator having multiple poles, and a winding installed on the multiple poles.

상기 한쌍의 인덕터(10, 7)는, 소정의 단차로 각각의 권선이 혼합하여 교대로 설치된 복수의 권선 구역을 가지며, 이를 통해 캐리어 주파수 또는 진폭에 의한 제어와 위상 편이 변경이 가능하다.The pair of inductors 10 and 7 has a plurality of winding sections installed alternately with each winding mixed at a predetermined step, through which control and phase shift change by carrier frequency or amplitude are possible.

본 발명에 따르면, 하프-연속 주조 또는 연속 주조에서 7xxx-계열 알루미늄 합금으로부터 블룸 및 슬라브의 고형화 공정을 제어하기 위한 전자기 방법을 구현할 수 있다.According to the invention, it is possible to implement an electromagnetic method for controlling the bloom and solidification process of slabs from 7xxx-series aluminum alloy in half-continuous casting or continuous casting.

본 발명에 따르면, 용융물의 곤죽(mushy) 구역에서 고형화 전면의 균일화를 위해, 펄스 단방향 또는 가역 진행 자기장 충격을 인가할 수 있다.According to the invention, a pulsed unidirectional or reversibly traveling magnetic field impulse can be applied to equalize the solidification front in the mushy zone of the melt.

본 발명에 따르면, 모든 잉곳 단면에서 미세구조의 균질한 입자 크기가 제공될 수 있고, 특히 압출, 압연 단조용 단조 합금 케이스 생산의 경우 개선된 특성을 가진 비수지(non-dendritic) 타입의 미세구조가 제공될 수 있다.According to the present invention, a homogeneous grain size of the microstructure can be provided in all ingot cross-sections, and a non-dendritic type microstructure with improved properties, especially in the case of production of forged alloy cases for extrusion and rolling forging. may be provided.

또한, 주조 후 열 응력, 주조불량 또는 내부/외부 크랙 등 결함 발생을 방지할 수 있다.In addition, it is possible to prevent defects such as thermal stress, casting defects, or internal/external cracks after casting.

도 1은 연속 슬라브 주조 용 파일럿 플랜트의 외부 사시도 및 2평면 단면도를 도시한 도면이다.
도 2a는 계층당 25mm 편이 된 3계층 코일을 갖는 진행 자기장의 4개의 구역 인덕터의 일반적인 뷰이고, 도 2b는 권선의 단차 계층에 코너 적층을 갖는 4개의 구역 인덕터의 일반적인 뷰이다.
도 3은 좌측 인덕터 및 우측 인덕터에 의해 생성된 2개의 맥동 진행 자기장을 사용하여, 수평 평면에 있는 슬라브 결정화 크러스트(crust) 내부의 액체 섬프 내에서, 강제 맥동 단방향 전자기 용융 교반의 도식을 도시한 도면이다.
도 4a는 좌측 인덕터에 의해 생성된 5Hz의 맥동 진행 자기장의 맥동 단방향 전자기력을 도시한 타이밍 다이어그램이고, 도 4b는 우측 인덕터(7)에 의해 생성된 5Hz의 맥동 진행 자기장의 맥동 단방향 전자기력을 도시한 타이밍 다이어그램이다.
도 5는 좌측 인덕터 및 우측 인덕터에 의해 생성된 2개의 펄스 모드 가역 진행 자기장을 사용하여, 수평 평면에 있는 슬라브의 결정화 크러스트 내부의 액체 섬프 내에서, 용융물의 가역 방향 전자기 교반의 도식을 도시한 도면이다.
도 6a는 좌측 인덕터에 의해 생성된 5Hz의 맥동 진행 자기장의 맥동 가역 방향 전자기력을 도시한 타이밍 다이어그램이고, 도 6b는 우측 인덕터에 의해 생성된 5Hz의 맥동 진행 자기장의 맥동 가역 방향 전자기력을 도시한 타이밍 다이어그램이다.
도 7a는 5Hz의 단방향 진행 펄스 EMS을 적용하지 않은 종래의 7075 합금의 350*150mm 슬라브의 미세구조를 도시한 도면이고, 도 7b는 5Hz의 단방향 진행 펄스 EMS을 적용한 본 발명에 따른 7075 합금의 350*150mm 슬라브의 미세구조를 도시한 도면이다.
Figure 1 is a diagram showing an external perspective view and a two-plane cross-sectional view of a pilot plant for continuous slab casting.
Figure 2a is a general view of a four zone inductor in a traveling magnetic field with three layer coils shifted 25 mm per layer, and Figure 2b is a general view of a four zone inductor with corner stacking in stepped layers of windings.
Figure 3 shows a schematic diagram of forced pulsation unidirectional electromagnetic melt agitation in a liquid sump inside a slab crystallization crust in the horizontal plane using two pulsating traveling magnetic fields generated by a left inductor and a right inductor; am.
FIG. 4A is a timing diagram showing the pulsating unidirectional electromagnetic force of the 5 Hz pulsating magnetic field generated by the left inductor, and FIG. 4B is a timing diagram showing the pulsating unidirectional electromagnetic force of the 5 Hz pulsating magnetic field generated by the right inductor 7. It's a diagram.
Figure 5 shows a schematic diagram of reversible electromagnetic stirring of a melt in a liquid sump inside the crystallization crust of a slab in the horizontal plane using a two pulse mode reversible traveling magnetic field generated by the left inductor and the right inductor. am.
Figure 6a is a timing diagram showing the pulsating reversible electromagnetic force of a 5 Hz pulsating magnetic field generated by the left inductor, and Figure 6b is a timing diagram showing the pulsating reversible electromagnetic force of a 5 Hz pulsating magnetic field generated by the right inductor. am.
Figure 7a is a diagram showing the microstructure of a 350*150mm slab of the conventional 7075 alloy without applying 5Hz unidirectional pulse EMS, and Figure 7b is a diagram showing the microstructure of the 7075 alloy according to the present invention with 5Hz unidirectional pulse EMS applied. *Drawing showing the microstructure of a 150mm slab.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. The present embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and that common knowledge in the technical field to which the present invention pertains is not limited. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings that can be commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Additionally, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for describing embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used in the specification, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other elements in addition to the mentioned elements.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

본 발명은 전자기 처리를 위한 두 가지 다른 방법을 사용하여, 연속 주조 방법의 공정에서 7xxx-계열 알루미늄 합금으로부터 블룸 및 슬라브를 결정화하기 위한 공정을 제어하는 전자기 방법을 기반으로 한다.The invention is based on an electromagnetic method of controlling the process for crystallizing blooms and slabs from 7xxx-series aluminum alloys in the process of continuous casting method, using two different methods for electromagnetic processing.

펄스 이동(pulse travel) 전자기 교반 제어의 핵심적 응용은 곤죽(mushy) 영역에서 결정 전면의 균등화를 제공하고, 슬라브 단면의 중앙, 중간 및 표면에서 미세 구조의 균일한 입자 크기를 제공하며, 고품질 슬라브를 위한 비수지(non-dendritic) 유형의 미세 구조를 제공하는 것이다. 이를 통해, 품질이 개선되고 주조 후 열 응력이 감소하며 주조 결함이나 내부/외부 균열이 발생하지 않는다.The key application of pulse travel electromagnetic stirring control is to provide equalization of the crystal front in the mushy region, uniform grain size of the microstructure at the center, middle and surface of the slab cross section, and to produce high quality slabs. The goal is to provide a non-dendritic type microstructure for this purpose. This improves quality, reduces thermal stress after casting and eliminates casting defects or internal/external cracks.

도 1은 연속 슬라브 주조(9) 용 파일럿 플랜트의 외부 사시도 및 2평면 단면도를 도시한다. 슬립 금형(4) 및 부유 시스템(3)에서, 수직 인발 방식으로 슬라브 크기 350*150mm의 주조 공정을 시연한다. 진행 자기장 인덕터(10, 7)는 슬라브의 양쪽 긴 측면에 양면으로 위치되고, 수평 방향 맥동 진행 자기장에 의해 액체 섬프(5)로 전자기 용융 교반을 제공한다. 전자기 공정은 결정화기(4)의 출구에서 슬라브 스킨의 1차 고형화 하에 구현된다. 또한, 금형(개방 메니스커스)에서 미리 결정된 용융 레벨을 유지하기 위한 부유 시스템(3, 4)이 도시된다(부양 밸브는 도시되지 않음).Figure 1 shows an external perspective view and a two-plane sectional view of a pilot plant for continuous slab casting (9). In the slip mold (4) and floating system (3), the casting process of slab size 350*150 mm by vertical drawing method is demonstrated. Traveling magnetic field inductors (10, 7) are located on both long sides of the slab on both sides and provide electromagnetic melt agitation into the liquid sump (5) by means of a horizontally pulsating traveling magnetic field. The electromagnetic process is implemented with primary solidification of the slab skin at the outlet of the crystallizer (4). Also shown are floatation systems 3, 4 for maintaining a predetermined melt level in the mold (open meniscus) (flotation valves not shown).

전자기 제어를 위해, 슬라브 표피의 1차 고형화 형성 구역 아래에서 수평으로 향하는 맥동 진행 자기장에 의해, 슬라브(9)의 액체 섬프(5)에서 용융물의 양면형(슬라브의 양쪽 긴 측면에 위치) 전자기 교반 시스템(7, 10)이 존재한다.For electromagnetic control, bifacial (located on both long sides of the slab) electromagnetic stirring of the melt in the liquid sump (5) of the slab (9) by means of a pulsating traveling magnetic field directed horizontally below the primary solidification formation zone of the slab skin. Systems (7, 10) exist.

구현 제안된 방법은, 수평 주조 테이블(1)로 구성된 슬라이딩 유형의 연속 주조 장치(50)에서 수행되며 그 위에 액체 금속(예를 들어, 7xxx-계열 합금) 공급을 위한 주입홈(2)이 있다. 공급 노즐(3)을 통해 수냉식 주조 금형(4)으로 공급하는 주조 공정 동안, 부동 용융 레벨 제어 밸브에 의해 금형(4) 내부에 고정된 용융 레벨이 유지된다. 또한, 슬라브의 당김을 시작하는 시작 헤드(8)가 도시된다.Implementation The proposed method is carried out in a continuous casting device 50 of the sliding type, consisting of a horizontal casting table 1, on which there is an injection groove 2 for supplying liquid metal (e.g. 7xxx-series alloy). . During the casting process of feeding into the water-cooled casting mold (4) through the supply nozzle (3), a fixed melt level is maintained inside the mold (4) by means of a floating melt level control valve. Also shown is a starting head 8 that starts the pulling of the slab.

슬라이딩 형 주조 금형(4)은 주조 테이블(1) 내부에 설치되고, 주조 테이블 내부의 물 공급 챔버와 윤활유 공급 시스템에 연결되어 주조 금형 입구에 윤활유를 공급하고, 얇은 오일 계층에 의해 내부 금형 벽을 덮는다.The sliding type casting mold (4) is installed inside the casting table (1), and is connected to the water supply chamber inside the casting table and the lubricating oil supply system to supply lubricating oil to the casting mold inlet, and the inner mold wall by a thin oil layer. Cover.

슬라브(9)의 액체 섬프(블룸 등)의 전자기 교반장치는, 주조 테이블(1) 하부에 설치되고, 평면에서 슬라브의 2개의 긴 변으로부터 슬라이딩식 주조금형(4)의 출력부에 가장 근접하게 연결된다.The electromagnetic stirring device for the liquid sump (bloom, etc.) of the slab 9 is installed at the bottom of the casting table 1, and is closest to the output of the sliding casting mold 4 from the two long sides of the slab in a plane. connected.

도 2a는 계층당 25mm 편이 된 3계층 코일(22~24)을 갖는 진행 자기장(7, 10)의 4개의 구역(25~28) 인덕터의 일반적인 뷰이다. 한편, 도 2b는 권선의 단차 계층에 코너 적층을 갖는 4개의 구역 인덕터이다.Figure 2a is a general view of a four zone (25-28) inductor of traveling magnetic fields (7, 10) with three layer coils (22-24) shifted 25 mm per layer. Meanwhile, Figure 2b is a four zone inductor with corner stacking in stepped layers of windings.

전자기 교반 장치 (7, 10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 수평 평면에서 액체-금속 전도성 매질의 전자기적 교반 시스템이고, 다중 구역 진행 자기장 인덕터로서 실행된다. 상기 인덕터는, 멀티 폴(21)을 갖는 비동기식 모터의 전개된 고정자 및 권선(22~23) 등이 있는 공통 자기 회로의 형태로 된 자기 코어(20)로 구성된다.The electromagnetic stirring device 7, 10 is a system of electromagnetic stirring of a liquid-metal conductive medium in the horizontal plane, as shown in Figure 2, and is implemented as a multi-zone propagating magnetic field inductor. The inductor consists of a magnetic core 20 in the form of a common magnetic circuit with windings 22-23, etc. and a developed stator of an asynchronous motor with multi-pole 21.

권선(22~23)은 권선 폭의 1/3과 동일한 단차로 서로에 대해 각 권선을 혼합하여 최소 3개의 계층으로 폴(pole)에 설치되며, 교대로 설치된 3개의 권선은 2개 내지 6개의 영역(25~28)을 갖는다. 상기 권선은 캐리어 주파수 및 진폭을 제어하고 위상 편이를 변경하는 3상 전류로 구동될 수 있다.Windings 22 to 23 are installed on poles in at least three layers by mixing each winding with respect to each other with a step equal to 1/3 of the winding width, and the three windings installed alternately have two to six layers. It has areas (25-28). The winding can be driven with a three-phase current that controls the carrier frequency and amplitude and changes the phase shift.

도 1 및 도 2a를 참조하면, 전자석 시스템을 고정하기 위한 내하중 프레임인 방수 스테인리스 스틸 케이스(11, 6)에 멀티구역 진행 자기장 인덕터(7, 10)가 장착된다.1 and 2A, multi-zone propagating magnetic field inductors (7, 10) are mounted on a waterproof stainless steel case (11, 6), which is a load-bearing frame for fixing the electromagnet system.

또한, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 메인 W자형 멀티구역 자기 코어(20)는, 공통의 고체 자기 코어(20)와 함께, 길이 725mm의 길이와 100mm의 높이를 가진다. 또한, 내부 폴의 공간 및 폭이 25mm인 15폴(21)에 대해 그것과 수직이다.2A and 2B, the main W-shaped multi-zone magnetic core 20, together with the common solid magnetic core 20, has a length of 725 mm and a height of 100 mm. Additionally, the space and width of the inner pole are perpendicular to it for the 15 poles 21 of 25 mm.

슬라브의 폭에 따라, 2개에서 6개 구역(25~28)이 자기 코어(21)에 설치될 수 있으며, 상기 자기 코어(21)는 편이를 통해 자기 코어의 폴에 설치된 3개의 권선(22, 23, 24)으로 구성될 수 있다. 상기 3개의 권선(22, 23, 24)은 도 2a에 도시된 바와 같이, 서로에 대해 하나의 위상 편이를 갖는 자기 코어의 폴 상에 설치된다.Depending on the width of the slab, from 2 to 6 zones (25-28) can be installed on the magnetic core 21, which consists of three windings 22 installed on the poles of the magnetic core via shifts. , 23, 24). The three windings 22, 23, 24 are installed on the poles of the magnetic core with one phase shift relative to each other, as shown in Figure 2a.

각각의 권선 계층은 각각 3상 전원에 대한 직렬 연결을 포함하며, 예를 들어, 상위 계층은 위상 R, 중간 계층은 위상 S, 및 하위 계층은 위상 T이다. 경우에 따라, 폴 사이 공간에 권선을 배치하는 구조는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 균일한 경사를 갖는 단일 계층일 수 있다.Each winding layer includes a series connection to each of the three phase supplies, for example, the upper layer is phase R, the middle layer is phase S, and the lower layer is phase T. In some cases, the structure for disposing the windings in the space between the poles may be a single layer with a uniform slope, as shown in FIG. 2B.

도 2a는 계층당 25mm의 계층 편이를 갖는 코일(22~24)의 3계층 배치를 갖는, 진행 자기장(7, 10)의 4개 구역(25~28) 인덕터의 일반적인 뷰를 도시한다. 또한, 그림 2b는 권선의 단일 계층 모서리 적층이 있는 4구역 인덕터의 모습을 보여준다.Figure 2a shows a general view of a four-zone (25-28) inductor of traveling magnetic fields (7, 10), with a three-tier arrangement of coils (22-24) with a layer shift of 25 mm per layer. Figure 2b also shows a four-zone inductor with a single layer edge stack of windings.

도 3은 좌측 인덕터(10) 및 우측 인덕터(7)에 의해 생성된 2개의 맥동 진행 자기장을 사용하여, 수평 평면에 있는 슬라브 결정화 크러스트(9) 내부의 액체 섬프(5) 내에서, 강제 맥동 단방향(반시계 방향) 전자기 용융 교반(15)의 도식을 도시한 도면이다. 여기서, 파란색 화살표(15)는 시간에 따라 맥동하는 특성을 나타내는 실선 및 점선 화살표 형태로 용융 흐름의 방향을 나타내고, 빨간색 화살표(14)는 맥동 자기장에 의해 생성된 전자기 펄스의 방향을 나타낸다.Figure 3 shows a forced pulsation unidirectional flow within a liquid sump (5) inside a slab crystallization crust (9) in the horizontal plane, using two pulsating traveling magnetic fields generated by the left inductor (10) and the right inductor (7). (Counterclockwise) This is a diagram showing a schematic of the electromagnetic melt stirring (15). Here, the blue arrow 15 indicates the direction of the melt flow in the form of solid and dotted arrows showing pulsating characteristics with time, and the red arrow 14 indicates the direction of the electromagnetic pulse generated by the pulsating magnetic field.

발명의 본질을 설명하기 위해, 도 3은 왼쪽 인덕터(10) 및 오른쪽 인덕터(7)에 의해 생성된 2개의 맥동 진행 자기장을 사용하는 데 있어서, 수평 평면에서 슬라브(9)의 결정화된 크러스트(crust)의 액체 섬프(5) 내에서, 용융물(15)에 대해 맥동 단방향(반시계 방향)으로 전자기 교반을 수행하는 스킴(scheme)을 제시한다.To illustrate the essence of the invention, Figure 3 shows a crystallized crust of the slab 9 in the horizontal plane, using two pulsating traveling magnetic fields generated by the left inductor 10 and the right inductor 7. ) of the liquid sump (5), a scheme is presented for carrying out pulsating unidirectional (counterclockwise) electromagnetic stirring of the melt (15).

용융물 교반시 펄스 모드를 적용하면, 용적 측정 마이크로 와류를 위한 유체역학적 물질 전달 과정도 용융물에 의해 생성될 수 있다. 또한, 교반 방식은 슬라브의 액체 섬프에 음향 충격이라고 불리는 “압축/희박” 파동의 효과를 생성해야 한다.By applying pulsed mode in melt agitation, hydrodynamic mass transfer processes for volumetric micro-vortices can also be generated by the melt. Additionally, the agitation method must create the effect of “compression/rarefaction” waves, called acoustic impulses, in the liquid sump of the slab.

펄스 단방향 이동 맥동 교류 자기장을 생성하기 위해, 본 발명에서 제안된 진폭 변조 전자기력 충격량은 다음의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.In order to generate a pulsed unidirectional moving pulsating alternating magnetic field, the amplitude modulated electromagnetic force impulse proposed in the present invention can be expressed as Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

여기서, Uc는 캐리어 주파수 진동의 일정한 진폭, M은 변조 비율(M≤1), ωm, ωc는 각각 변조 주파수 및 캐리어 주파수, φm, φC는 각각 변조 주파수에 대한 초기 위상 편이 및 캐리어 주파수에 대한 초기 위상 편이이다.Here, Uc is the constant amplitude of the carrier frequency oscillation, M is the modulation ratio (M≤1), ωm, ωc are the modulation frequency and carrier frequency, respectively, and ϕm and ϕC are the initial phase shift with respect to the modulation frequency and the initial phase shift with respect to the carrier frequency, respectively. It is a phase shift.

또한, 단방향 펄스 진행 자기장을 생성하는 실시예에서, 하나의 코일 그룹(25) 또는 직렬 코일 그룹(도 2a 또는 도 2b에서 25, 26, 27, 28)에서 1, 2, 3번째 코일(도 2a 또는 도 2b에서 22, 23, 24)에 전원을 공급하기 위한, 3상 전류의 방정식은 일반적인 관점에서 수학식 2로 규정될 수 있다. 여기서, 맥동 진행 자기장은 3상 전류()에 의해 형성되며, 이는 적어도 2개의 제어 주파수, 즉 상응하는 위상간 편이() 및 진폭 변조 포락선 주파수 ωm와 더불어 캐리어 주파수 ωc를 갖는다.Additionally, in embodiments that generate a unidirectional pulsed traveling magnetic field, the 1st, 2nd, and 3rd coils (Figure 2a) in one coil group 25 or in a series coil group (25, 26, 27, and 28 in Figure 2a or Figure 2b) Alternatively, the equation of the three-phase current for supplying power to 22, 23, and 24) in FIG. 2B can be defined in general terms as Equation 2. Here, the pulsating magnetic field is a three-phase current ( ), which is formed by at least two control frequencies, i.e. corresponding phase-to-phase shifts ( ) and an amplitude modulation envelope frequency ωm along with a carrier frequency ωc.

[수학식 2][Equation 2]

여기서, Uc는 캐리어 주파수 진동의 일정한 진폭, M은 변조 비율(M≤1), ωm, ωc는 각각 변조 주파수 및 캐리어 주파수, φm은 변조 주파수에 대한 초기 위상 편이이다.Here, Uc is the constant amplitude of the carrier frequency oscillation, M is the modulation ratio (M≤1), ωm and ωc are the modulation frequency and carrier frequency, respectively, and ϕm is the initial phase shift with respect to the modulation frequency.

이 방법은 또한 서로 다른 주파수 (f1≠f2)를 갖는 두 개의 고조파 전류 U1(t) 및 U2(t)의 대수적 중첩을 위한 조건에서, 또는 이미 진폭 변조된 전류에 의해 생성된 진행 자기장의 인덕터의 4개의 구역으로부터 모든 직렬 연결된 그룹 권선들의 전원 공급시에, 진폭 자기장에 의한 변조를 생성함에 의해 구현될 수 있다.This method can also be used under conditions for the algebraic superposition of two harmonic currents U1(t) and U2(t) with different frequencies (f1≠f2), or of the inductor of the traveling magnetic field already generated by the amplitude-modulated current. This can be implemented by generating a modulation by an amplitude magnetic field when energizing all series-connected group windings from four zones.

왼쪽 인덕터(10) 및 오른쪽 인덕터(7) 인덕터에 의해 생성되고 변조 비율이 - 0.7인 22.5 Hz 캐리어 주파수를 이용하여, 5Hz 진폭 변조된 펄스 단방향 진행 전자기력에 관한 시간 다이어그램의 예들이 도 4a 및 도 4b에 도시된다.Examples of time diagrams for 5 Hz amplitude modulated pulsed unidirectional traveling electromagnetic forces generated by the left inductor 10 and right inductor 7 inductors and with a 22.5 Hz carrier frequency with a modulation ratio of -0.7 are shown in Figures 4a and 4b. is shown in

도 4a는 좌측 인덕터(10)에 의해 생성된 5Hz의 맥동 진행 자기장의 맥동 단방향 전자기력을 도시한 타이밍 다이어그램이다. 또한, 도 4b는 우측 인덕터(7)에 의해 생성된 5Hz의 맥동 진행 자기장의 맥동 단방향 전자기력을 도시한 타이밍 다이어그램이다. FIG. 4A is a timing diagram showing the pulsating unidirectional electromagnetic force of the 5 Hz pulsating traveling magnetic field generated by the left inductor 10. Additionally, Figure 4b is a timing diagram showing the pulsating unidirectional electromagnetic force of the 5 Hz pulsating traveling magnetic field generated by the right inductor 7.

도 4a 및 4b에서, 파란색 화살표(15)는 인덕터(10, 7)에 평행하게 배향되고 아래로 향하는 전자기력의 “접선(tangential)” 성분의 시간 다이어그램을 나타낸다. 상기 성분은 도 3에 도시된 바와 같이, 왼쪽 인덕터(10)에서는 하향하고, 오른쪽 인덕터(7)에서는 상향한다. 이 때, 생성되는 단방향 힘의 진동은 5Hz에 대해서 0.7 변조율로 최대 20N(Newton)으로부터 최소 5N까지 변동될 수 있다.4A and 4B, the blue arrow 15 represents the time diagram of the “tangential” component of the electromagnetic force, which is oriented parallel to the inductors 10, 7 and points downward. As shown in FIG. 3, the component moves downward in the left inductor 10 and moves upward in the right inductor 7. At this time, the unidirectional force vibration generated can vary from a maximum of 20N (Newton) to a minimum of 5N at a modulation rate of 0.7 for 5Hz.

한편, 도 4a 및 4b에서, 붉은색 화살표(14)는 슬라브 표면을 향하고 자기 코어(7, 10)에 수직인 전자기력의 “법선(normal)” 성분의 시간 다이어그램을 나타낸다. 여기서, 진동 모드는 5 내지 0N의 범위를 갖는다. 상기 "법선" 성분의 최대 진폭은 일반적으로 한 방향을 가지고, "접선" 힘의 펄스들 사이에 위치하며, 특히 천이 기간에 서로 다른 주파수를 갖는 2개의 조화 자기장의 자연 상호 작용에 의해 규정된다.Meanwhile, in Figures 4a and 4b, the red arrow 14 represents the time diagram of the “normal” component of the electromagnetic force, which is directed toward the slab surface and perpendicular to the magnetic core 7, 10. Here, the vibration mode ranges from 5 to 0N. The maximum amplitude of the “normal” component generally has one direction and is located between the pulses of the “tangential” force, and is defined by the natural interaction of two harmonic magnetic fields with different frequencies, especially in the transition period.

도 5는 좌측 인덕터(10) 및 우측 인덕터(7)에 의해 생성된 2개의 펄스 모드 가역 진행 자기장을 사용하여, 수평 평면에 있는 슬라브(9)의 결정화 크러스트(9) 내부의 액체 섬프(5) 내에서, 용융물(15)의 가역 방향 전자기 교반의 도식을 도시한 도면이다. 여기서, 파란색 화살표(18)는 시간에 따라 맥동하는 특성을 나타내는 실선 및 점선 화살표 형태로 용융 흐름의 방향을 나타내고, 빨간색 화살표(19)는 맥동 자기장에 의해 생성된 전자기 펄스의 방향을 나타낸다.Figure 5 shows a liquid sump (5) inside the crystallization crust (9) of a slab (9) in the horizontal plane using a two pulse mode reversible traveling magnetic field generated by the left inductor (10) and the right inductor (7). In the drawing, a schematic diagram of reversible electromagnetic stirring of the melt 15 is shown. Here, the blue arrow 18 indicates the direction of the melt flow in the form of solid and dotted arrows showing pulsating characteristics with time, and the red arrow 19 indicates the direction of the electromagnetic pulse generated by the pulsating magnetic field.

발명의 본질을 설명하기 위해, 도 5는 왼쪽 인덕터(10) 및 오른쪽 인덕터(7)에 의해 생성된 2개의 가역 방향 맥동 진행 자기장을 사용하는 데 있어서, 수평 평면에서 슬라브(9)의 결정화된 크러스트의 액체 섬프(5) 내에서, 용융물(15)에 대해 강제로 맥동 전자기 교반을 수행하는 스킴을 제시한다.To illustrate the essence of the invention, Figure 5 shows the crystallized crust of the slab 9 in the horizontal plane, using two reversible pulsating traveling magnetic fields generated by the left inductor 10 and the right inductor 7. A scheme is presented for performing forced pulsatile electromagnetic agitation on the melt (15) within the liquid sump (5) of .

파란색 화살표(18)는 실선 및 점선 화살표 형태로 용융물의 흐름 방향을 나타내며, 시간에 따라 맥동하는 성질을 나타낸다. 그리고, 빨간색 화살표(19)는 맥동 자기장에 의해 생성된 전자기력 펄스의 방향을 나타낸다.The blue arrow 18 represents the flow direction of the melt in the form of solid and dotted arrows, and shows the property of pulsating over time. And, the red arrow 19 indicates the direction of the electromagnetic force pulse generated by the pulsating magnetic field.

이는 맥동 모드에서 용융물을 혼합하는 가역방향 방식, 즉 맥동 일방향 모드와 달리 순환 조화 패턴에 따라 용융물 이동 방향이 반전되는 방식으로, 수평 평면에서 슬라브(9) 둘레를 따라 용융물의 일방향 이동을 방지한다.This is a reversible method of mixing melt in pulsation mode, that is, unlike the pulsation unidirectional mode, the direction of melt movement is reversed according to a circular harmonic pattern, preventing unidirectional movement of melt along the perimeter of the slab 9 in the horizontal plane.

이는 슬라브(9)의 단면에 걸쳐 미세구조 불균질성이 실질적으로 없어지도록 보장하며, 추가로 결정 전면에 앞서 반대 방향으로 사용되는 용융물의 흐름은, 수지 브랜치(dendritic branches) 축이 용융물의 흐름에 역행하여 이탈하는 것을 실질적으로 방지한다. 이는 등축 구형 미세구조의 형성으로 이어질 수 있다.This ensures that microstructural inhomogeneities are substantially eliminated across the cross-section of the slab 9 and, additionally, the melt flow used in the opposite direction ahead of the crystal front causes the axes of the dendritic branches to run counter to the melt flow. Practically prevents escape. This can lead to the formation of equiaxed spherical microstructures.

기술적인 관점에서, 사기 맥동 가역 진행 자기장은 3상 전류 ()에 의해 생성될 수 있다. 이는 수학식 3의 변조 포락선의 절반(half) 주파수에 따라, 역방향 모드()에서 시간에 따라 변화하는 상응하는 위상 편이와 함께, 적어도 2개의 제어 주파수, 즉 진폭 변조 고조파 유형 포락선 주파수 ωm 및 캐리어 주파수 ωc를 갖는다.From a technical point of view, a fraudulent pulsating reversible traveling magnetic field can produce a three-phase current ( ) can be created by. According to the half frequency of the modulation envelope in Equation 3, the reverse mode ( ), with the corresponding phase shift varying with time, at least two control frequencies, namely the amplitude modulated harmonic type envelope frequency ωm and the carrier frequency ωc.

[수학식 3][Equation 3]

여기서, φC는 캐리어 주파수에 대한 초기 위상 편이이다.where ϕC is the initial phase shift with respect to the carrier frequency.

가역 펄스 진행 자기장은, 초기 위상 변이를 반대 값으로 변경하는 구성 요소를 가지고 있기 때문에, 진행 자기장의 역방향 작용 효과를 생성한다.Since the reversible pulsed traveling magnetic field has a component that changes the initial phase shift to the opposite value, it creates the effect of a reverse action of the traveling magnetic field.

이 방법은 전원 공급 코일에서 서로 다른 주파수(f1≠f2)를 갖는 두 전류 U1(t) 및 U2(t)의 대수적 중첩 조건에서, 또는 수학식 3에 따른 진폭 및 위상에 의해 이미 변조된 3상 전류에 의해, 도 2의 진행 자기장 인덕터의 1 내지 6 구역으로부터 권선 그룹(25~28)에 전원 공급시, 진폭 변조된 자기장의 가역 방향으로 변조를 생성할 수 있다.This method is performed under conditions of algebraic superposition of two currents U1(t) and U2(t) with different frequencies (f1≠f2) in the power supply coil, or three-phase currents already modulated by amplitude and phase according to equation (3). When powering the winding groups 25 to 28 from zones 1 to 6 of the traveling magnetic field inductor in FIG. 2, the current can produce a modulation in the reversible direction of the amplitude modulated magnetic field.

왼쪽 인덕터(10) 및 오른쪽 인덕터(7) 인덕터에 의해 생성되고 변조 비율(M)이 1인 22.5 Hz 캐리어 주파수를 이용하여, 5Hz 진폭 변조된 펄스 가역 진행 전자기력에 관한 시간 다이어그램의 예들이 도 6a 및 도 6b에 도시된다.Examples of time diagrams for 5 Hz amplitude modulated pulsed reversible traveling electromagnetic forces generated by the left inductor 10 and right inductor 7 inductors, using a 22.5 Hz carrier frequency with a modulation ratio M of 1, are shown in Figures 6a and It is shown in Figure 6b.

도 6a는 좌측 인덕터(10)에 의해 생성된 5Hz의 맥동 진행 자기장의 맥동 가역 방향 전자기력을 도시한 타이밍 다이어그램이고, 도 6b는 우측 인덕터(7)에 의해 생성된 5Hz의 맥동 진행 자기장의 맥동 가역 방향 전자기력을 도시한 타이밍 다이어그램이다.Figure 6a is a timing diagram showing the electromagnetic force in the pulsating reversible direction of the 5 Hz pulsating magnetic field generated by the left inductor 10, and Figure 6b is a timing diagram showing the pulsating reversible direction of the 5 Hz pulsating magnetic field generated by the right inductor 7. This is a timing diagram showing electromagnetic force.

도 6a 및 도 6b에서, 파란색 화살표(18)는 인덕터(10, 7)에 평행하게 배향되고 아래에서 위로 진동하는 전자기력의 “접선(tangential)” 성분을 시간 및 방향에서 가역적으로 나타낸다. 상기 성분은 도 5에 도시된 바와 같이, 왼쪽 인덕터(10) 및 오른쪽 인덕터(7)에서 상하로 진동한다(단, 위상은 반대임). 이 때, 생성되는 가역방향 힘의 진동은 6A and 6B, the blue arrow 18 represents the “tangential” component of the electromagnetic force, which is oriented parallel to the inductors 10, 7 and oscillates from bottom to top, reversible in time and direction. As shown in Figure 5, the components oscillate up and down in the left inductor 10 and the right inductor 7 (but the phases are opposite). At this time, the vibration of the reversible force generated is

0~20N의 범위에서 2.5Hz(1초에 2.5회)로 생성된다.It is generated at 2.5 Hz (2.5 times per second) in the range of 0 to 20 N.

한편, 도 6a 및 도 6b에서, 붉은색 화살표(14)는 슬라브 표면을 향하고 자기 코어(7, 10)에 수직인 전자기력의 “법선(normal)” 성분의 전자기력이 제시된다. 여기서, 진동 모드는 5Hz 주파수 및 0~15N을 나타낸다.Meanwhile, in FIGS. 6A and 6B, the red arrow 14 points toward the slab surface and shows the “normal” component of the electromagnetic force perpendicular to the magnetic cores 7 and 10. Here, the vibration mode represents a frequency of 5Hz and 0~15N.

전술한 단방향 맥동 러너 자기장을 사용하는 실시예의 유효성 방법을 테스트하기 위해, DC를 사용하지 않고 전자기 처리(EMS)를 사용하여 실험을 수행하였다.To test the effectiveness of the above-described embodiment using a unidirectional pulsating runner magnetic field, experiments were performed using electromagnetic processing (EMS) rather than DC.

1차 슬라브 크러스트의 결정화 기기 하에서, 도 1 과 같은 단방향 맥동 진행 자기장에 대한 조건을 생성하기 위해, 3계층 권선 디커플링(decoupling)과, 1/3 부분(도 2a)에 의해 각각에 대한 편이를 갖는 두 개의 4구역 진행 자기장 인덕터를 사용하였다. Under the crystallization apparatus of the primary slab crust, to create conditions for a unidirectional pulsating traveling magnetic field as shown in Figure 1, there is a three-layer winding decoupling, with a shift for each by a third part (Figure 2a). Two four-zone traveling magnetic field inductors were used.

펄스 모드의 생성은 상기 계층들의 권선을 3상 전원에 연결함에 의해 수행된다. 여기서 첫 번째 인덕터 권선의 입력은 주파수 20Hz의 3상 전압에 연결되고, 두 번째 인덕터의 권선 입력은 주파수 25Hz의 3상 전압에 연결되고, 2개의 인덕터 출력은 각각 순차적으로 연결되었다.Generation of the pulse mode is performed by connecting the windings of the layers to a three-phase power supply. Here, the input of the first inductor winding is connected to a three-phase voltage with a frequency of 20 Hz, the winding input of the second inductor is connected to a three-phase voltage with a frequency of 25 Hz, and the outputs of the two inductors are each connected sequentially.

변조 비율 M=1, 진폭 변조 포락선 5Hz, 및 캐리어 주파수 22.5Hz에서, 주파수는 다르지만 동일한 강도를 갖는, 2개의 3상 고조파 전류에 대한 생성 조건에 대한 대수적 중첩 조건 생성에 있어서, 슬라브 액체 섬프 내부 용융물의 펄스 혼합에 대해 5Hz의 주파수로 맥동하는 단방향(시계 방향)으로 진행 자기장을 생성할 수 있다. At a modulation ratio M = 1, an amplitude modulation envelope of 5 Hz, and a carrier frequency of 22.5 Hz, the melt inside a slab liquid sump generates algebraic superposition conditions for the generation conditions for two three-phase harmonic currents of different frequencies but of equal intensity. For a mixture of pulses, a unidirectional (clockwise) traveling magnetic field can be generated, pulsating with a frequency of 5 Hz.

인덕터 권선의 전류는 주파수 20 및 25Hz에서 12~14V의 전압으로 전원을 공급받았을 때 275~315A정도이다.The current in the inductor winding is about 275~315A when supplied with a voltage of 12~14V at a frequency of 20 and 25Hz.

합금으로서는, 5.5%의 Al, 2.5%의 Zn, 1.6%의Mg, 0.2%의 Cu, 0.2%의 Cr을 포함한 화학적 조성과 0.1중량% 이하의 이붕화티탄이 첨가된 7075와 같은 고강도 알루미늄 합금이 사용되었다. 상기 합금은 700kga의 착색형 저항 도가니로에서 용해되었으며, 주조 전 GBF 회전식 임펠러식 장치에 의해 아르곤 가스를 10~15 l/min의 유속으로 20분 동안 블로우 용해(blow melt)하여 잔류 가스를 제거하였다.As an alloy, a high-strength aluminum alloy such as 7075 with a chemical composition containing 5.5% Al, 2.5% Zn, 1.6% Mg, 0.2% Cu, and 0.2% Cr and with the addition of 0.1% by weight or less titanium diboride is used. It was used. The alloy was melted in a 700 kg colored resistance crucible, and before casting, residual gas was removed by blow melting argon gas for 20 minutes using a GBF rotary impeller type device at a flow rate of 10 to 15 l/min. .

62mm/분의 인발 속도와, 금형과 2차 냉각 영역에 150리터/분, 용융온도 710~720℃로 냉각수를 공급하면서, 치수 350*150mm 및 길이 1.8m의 슬라브를 주조하였다.A slab with dimensions of 350*150 mm and a length of 1.8 m was cast while supplying cooling water to the mold and secondary cooling area at a drawing speed of 62 mm/min, 150 liters/min, and a melt temperature of 710-720°C.

도 7a는 5Hz의 단방향 진행 펄스 EMS을 적용하지 않은 종래의 7075 합금의 350*150mm 슬라브의 미세구조를 도시한 도면이고, 도 7b는 5Hz의 단방향 진행 펄스 EMS을 적용한 본 발명에 따른 7075 합금의 350*150mm 슬라브의 미세구조를 도시한 도면이다.Figure 7a is a diagram showing the microstructure of a 350*150mm slab of conventional 7075 alloy without applying unidirectional pulse EMS of 5 Hz, and Figure 7b is a diagram showing the microstructure of 350*150 mm slab of 7075 alloy according to the present invention to which unidirectional pulse EMS of 5 Hz was applied. *Drawing showing the microstructure of a 150mm slab.

도 7a에 도시된 바와 같이, DC로 주조 슬라브의 미세구조는 표면, 중앙 및 중앙 부분 모두에서 미세 기공에 의해 심하게 손상되어 있다. 표면에서 최대 5mm까지 평균 크기가 최대 160μm인 현저한 원주형 수지의 비균질 미세 구조가 발견된다. 동시에, 표면에서 10mm, 최대 45mm까지 슬라브 내부로 깊이 확장되는 미세 구조는, 평균 입자 크기가 최대 150μm인 수지-구형 하이브리드 유형의 강한 불균질성을 나타낸다. 또한, 슬라브 중앙부의 구조에도 80~125㎛의 미세입자에 심한 불균질성을 갖는 미세 공극이 내포되어 있다.As shown in Figure 7a, the microstructure of the DC cast slab is severely damaged by micropores at both the surface, center, and central part. Up to 5 mm from the surface, a pronounced columnar inhomogeneous microstructure of the resin with an average size of up to 160 μm is found. At the same time, the microstructure, extending deep into the slab by 10 mm from the surface and up to 45 mm, shows a strong heterogeneity of the resin-spherical hybrid type with an average grain size of up to 150 μm. In addition, the structure of the central part of the slab also contains fine pores with severe heterogeneity in fine particles of 80-125㎛.

한편, 도 7b에 도시된 바와 같이, 표면에서 최대 5mm까지의 DС 주조 조건과 동일하게, 5Hz의 펄스 진행 자기장을 단방향으로 적용하면, 최대 125μm의 입자 크기를 가진 하이브리드 균일 치수 미세 구조를 나타낸다. 또한, 표면 슬라브로부터 10 mm에서 DC 조건과 대조적으로, 80 내지 90μm의 입자 크기를 갖는 콤팩트한 구형 미세 입자의 현저한 분쇄 및 균일성을 확인할 수 있다. 특히, 슬라브 단면 전체에 걸쳐 기체의 미세기공이 거의 제거되었으며, 중앙부에서는 80~90μm의 입도를 갖는 구형 미세기공도 없이, 보다 균일한 미세구조를 나타낸다.Meanwhile, as shown in Figure 7b, when a pulsed magnetic field of 5 Hz is applied unidirectionally, identical to the DС casting conditions up to 5 mm from the surface, it exhibits a hybrid uniform dimension microstructure with a grain size of up to 125 μm. Additionally, in contrast to DC conditions at 10 mm from the surface slab, remarkable comminution and uniformity of compact spherical fine particles with a particle size of 80 to 90 μm can be confirmed. In particular, the micropores of the base were almost eliminated throughout the entire cross section of the slab, and in the central part, there were no spherical micropores with a particle size of 80 to 90 μm, showing a more uniform microstructure.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 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 이해해야 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the attached drawings, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. You will be able to understand it. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (9)

액체 금속을 수용하는 금형(4);
상기 금형(4) 위에서 상기 금형(4)을 커버하면서 수평으로 배치된 수평 주조 테이블(1);
상기 수평 주조 테이블(1)의 상부에 설치되어 액체 금속을 공급하기 위해 길게 연장된 주입홈(2);
상기 주입홈(2)의 하단으로부터 하방으로 연장되어 상기 액체 금속을 상기 금형(4)에 공급하기 위한 공급 노즐(3);
상기 수평 주조 테이블(1)로부터 상기 금형(4) 내부로 향하여 배치된 액체 섬프(5); 및
상기 액체 섬프(5)의 양쪽면에 각각 배치된 한쌍의 인덕터(10, 7)를 포함하는, 알루미늄 합금의 연속 슬라브 주조를 위한 전자파 제어 장치.
A mold (4) containing liquid metal;
a horizontal casting table (1) disposed horizontally above the mold (4) and covering the mold (4);
an injection groove (2) installed on the upper part of the horizontal casting table (1) and extending long to supply liquid metal;
a supply nozzle (3) extending downward from the bottom of the injection groove (2) to supply the liquid metal to the mold (4);
a liquid sump (5) disposed from the horizontal casting table (1) toward the inside of the mold (4); and
An electromagnetic wave control device for continuous slab casting of aluminum alloy, comprising a pair of inductors (10, 7) respectively disposed on both sides of the liquid sump (5).
제1항에 있어서,
상기 금형(4)의 캐비티에 윤활제를 공급하는 윤활 장치; 및
상기 금형(4)을 냉각하는 수냉 장치를 더 포함하는, 알루미늄 합금의 연속 슬라브 주조를 위한 전자파 제어 장치.
According to paragraph 1,
a lubrication device that supplies lubricant to the cavity of the mold (4); and
Electromagnetic wave control device for continuous slab casting of aluminum alloy, further comprising a water cooling device for cooling the mold (4).
제1항에 있어서, 상기 한쌍의 인덕터(10, 7)는
상기 액체 금속에 대한 단방향 전자기 교반을 위해, 단방향 진행 맥동 교류 자기장을 발생시키는, 알루미늄 합금의 연속 슬라브 주조를 위한 전자파 제어 장치.
The method of claim 1, wherein the pair of inductors (10, 7)
Electromagnetic wave control device for continuous slab casting of aluminum alloy, generating a unidirectional traveling pulsating alternating magnetic field for unidirectional electromagnetic stirring of the liquid metal.
제3항에 있어서, 상기 단방향 진행 맥동 교류 자기장의 단상 전류는 다음의 수학식에 의해 생성되며,

상기 Uc는 캐리어 주파수 진동의 일정한 진폭, M은 변조 비율(M≤1), ωm, ωc는 각각 변조 주파수 및 캐리어 주파수, φm, φC는 각각 변조 주파수에 대한 초기 위상 편이 및 캐리어 주파수에 대한 초기 위상 편이인, 알루미늄 합금의 연속 슬라브 주조를 위한 전자파 제어 장치.
The method of claim 3, wherein the single-phase current of the unidirectional pulsating alternating magnetic field is generated by the following equation,

Where Uc is a constant amplitude of carrier frequency oscillation, M is the modulation ratio (M≤1), ωm and ωc are the modulation frequency and carrier frequency, respectively, and ϕm and ϕC are the initial phase shift for the modulation frequency and the initial phase for the carrier frequency, respectively. Convenient, electromagnetic wave control device for continuous slab casting of aluminum alloy.
제3항에 있어서, 상기 단방향 진행 맥동 교류 자기장의 3상 전류는 다음의 수학식에 의해 생성되며,

상기 Uc는 캐리어 주파수 진동의 일정한 진폭, M은 변조 비율, ωm, ωc는 각각 변조 주파수 및 캐리어 주파수, φm은 변조 주파수에 대한 초기 위상 편이인, 알루미늄 합금의 연속 슬라브 주조를 위한 전자파 제어 장치.
The method of claim 3, wherein the three-phase current of the unidirectional pulsating alternating magnetic field is generated by the following equation,

Wherein Uc is a constant amplitude of carrier frequency oscillation, M is the modulation ratio, ωm and ωc are the modulation frequency and carrier frequency, respectively, and ϕm is the initial phase shift with respect to the modulation frequency. Electromagnetic wave control device for continuous slab casting of aluminum alloy.
제1항에 있어서, 상기 한쌍의 인덕터(10, 7)는
상기 액체 금속에 대한 가역적 전자기 교반을 위해, 가역적인 맥동 교류 자기장을 발생시키는, 알루미늄 합금의 연속 슬라브 주조를 위한 전자파 제어 장치.
The method of claim 1, wherein the pair of inductors (10, 7)
Electromagnetic wave control device for continuous slab casting of aluminum alloy, generating a reversible pulsating alternating magnetic field for reversible electromagnetic agitation of the liquid metal.
제6항에 있어서, 상기 가역적인 맥동 교류 자기장의 3상 전류는 다음의 수학식에 의해 생성되며,

상기 Uc는 캐리어 주파수 진동의 일정한 진폭, M은 변조 비율, ωm, ωc는 각각 변조 주파수 및 캐리어 주파수, φm은 변조 주파수에 대한 초기 위상 편이, φC는 캐리어 주파수에 대한 초기 위상 편이인, 알루미늄 합금의 연속 슬라브 주조를 위한 전자파 제어 장치.
The method of claim 6, wherein the three-phase current of the reversible pulsating alternating magnetic field is generated by the following equation,

Wherein Uc is a constant amplitude of carrier frequency oscillation, M is the modulation ratio, ωm and ωc are the modulation frequency and carrier frequency, respectively, ϕm is the initial phase shift with respect to the modulation frequency, and ϕC is the initial phase shift with respect to the carrier frequency of the aluminum alloy. Electromagnetic wave control device for continuous slab casting.
제1항에 있어서, 상기 한쌍의 인덕터(10, 7)는
멀티 폴을 갖는 고정자 형태의 자기 코어와, 상기 멀티 폴에 설치된 권선을 갖는, 알루미늄 합금의 연속 슬라브 주조를 위한 전자파 제어 장치.
The method of claim 1, wherein the pair of inductors (10, 7)
An electromagnetic wave control device for continuous slab casting of aluminum alloy, comprising a magnetic core in the form of a stator with multi-poles, and windings installed on the multi-poles.
제8항에 있어서, 상기 한쌍의 인덕터(10, 7)는
소정의 단차로 각각의 권선이 혼합하여 교대로 설치된 복수의 권선 구역을 가지며, 이를 통해 캐리어 주파수 또는 진폭에 의한 제어와 위상 편이 변경이 가능한, 알루미늄 합금의 연속 슬라브 주조를 위한 전자파 제어 장치.
The method of claim 8, wherein the pair of inductors (10, 7)
An electromagnetic wave control device for continuous slab casting of aluminum alloy that has a plurality of winding sections in which each winding is mixed and installed alternately at a predetermined step, through which control and phase shift change are possible by carrier frequency or amplitude.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190071146A (en) 2017-12-14 2019-06-24 (주)동산테크 A Electromagnetic Stirrer for manufacturing of Al alloy

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KR20190071146A (en) 2017-12-14 2019-06-24 (주)동산테크 A Electromagnetic Stirrer for manufacturing of Al alloy

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