KR850000920B1 - 다른 부분을 가진 신속 급냉된 주조금속 스트립 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

다른 부분을 가진 신속 급냉된 주조금속 스트립

제1도는 본 발명장치의 전면단면도.

제2도는 제1도에 도시된 장치의 노즐부위 확대단면도.

제3도는 본 발명의 다른 형태의 장치를 나타낸 부분적인 사시도.

제4도는 제3도에서 도시한 장치내의 주조면과 스트립주조의 사시도.

제5도는 본 발명의 다른 형태 장치의 상단입면도.

제6도는 본 발명의 다른 형태 장치의 사시도.

제7도는 본 발명의 적당한 턴디쉬와 노즐의 단면도.

제8도는 실시예의 스트립에서 찍은 니켈원소에 대한 에너지 분산 X-ray 분석그래프.

제9도는 실시예의 스트립에서 찍은 실리콘원소에 대한 에너지 분산 X-ray 분석그래프.

제10도는 실시예의 스트립상에 대하여 200g의 부하시 크누우프(knoop)경도의 그래프.

본 발명은 새로이 개선한 금속스트립 물질에 관한 것으로 특히 스트립의 주조중 합금내에 상호 야금학적으로 결합된 상이한 종적부분을 가진 고속주조된 금속스트립에 관한 것이며, 또한 본 발명은 이러한 스트립의 생산을 위한 방법과 장치를 포함한다.

본 발명은 비결정성, 결정성 또는 이들의 혼합체이든간에 부동부분을 가진 스트립물질에 관한 것이다. 본 발명은 또한 스트립의 일부분이 비결정인 금속합금에 관한 것이다. 본 명세서에서 "비결정"이란 용어는 X-선 회절에 의한 측정에서 적어도 50%가 비결정인 조성물을 말한다.

1900년대초 이후 미국특허 제905.758호와 제993.904호는 용융금속을 움직이는 냉각표면에 도입함에 의하여 금속스트립물질을 연속 생산할 수 있음을 기술하고 있다. 최근의 미국특허 제4.142.571호는 스트립물질의 생산에 도움을 주기 위한 스트립주조 노즐구조에 특별한 개선방법을 시사하고 있다. 또한 미국특허 제3.856.513호를 포함한 많은 참고문헌들은 특히 비결정성 스트립 및 와이어(wire)물질의 생산에 적합한 합금을 언급하고 있다.

스트립물질의 적어도 2개의 시이트(sheet)를 이들의 종적축에 따라 결합시키는 것이 어떤 용도에 적합함을 발견할 수 있는데 이러한 결합은 보다 큰 넓이를 갖는 스트립을 얻는데 사용하거나 상이한 부분을 결합시키는데 사용한다. 다수의 스트립을 결합시키는 통상의 방법은 용접, 경납땜과 납땜을 포함한다. 그러나 열 특히 용접, 경납땜 및 납땜시 발생되는 열변화도를 포함한 몇가지 요인은 조성의 질이나 다수 스트립 물질의 질에 악영향을 준다.

상술한 바와같이 본 발명의 적당한 실시예는 적어도 한 부동부분이 비결정성인 스트립물질을 포함한다. 비결정성 금속합금은 금속을 액체상태로부터 급냉시킴에 의하여 결정화를 피하는 방법으로 생산되는데 이러한 냉각속도는 일반적으로 매초당 최소한 104℃이다. 이들의 원자배열과 조성때문에 어떤 비결정합금은 종래의 결정형합금과 비교해볼 때 높은 강도와 화학적공격에 대한 증가된 내화학성등을 포함한 강화된 성질을 갖는다. 그러므로 이러한 비결정성 합금은 강도와 경도, 연성내부식성 때문에 면도날을 포함한 용도에 적합하다. 어떤 비결정성물질은 높은 전자기적 특성을 가지고 있으므로 본 발명의 스트립은 전기적 용도에 적용할 수 있다. 본 발명은 다양한 용도를 가진 결정형물질을 신속주조하는 데도 용융된다.

본 발명은 또한 조성물 또는 다중스트립의 전체가격을 인하시키거나 또는 조성물 스트립내 부동물질의 원하는 성질, 치수등을 국부화시키기 위하여 부동물질의 이용을 원하는 부동결정성물질, 부동 비결정성물질 및 이들의 배합물의 제조를 포함한다. 예를들면, 분 발명은 정교한 물질의 취급을 손쉽게 하는 보다 울퉁불퉁한 물질의 변부를 동시에 제공함에 의하여 정교한 물질을 제조하는데 사용할 수 있다. 제조후 처리부분은 스트립으로부터 용이하게 다듬어질 수 있다. 또한 본 발명은 썸머커플 또는 다수의 썸머커플을 제조하는데 적당한 상이한 열적 전기특성을 나타내는 합금들을 결합시키는데 사용될 수 있다.

부가적으로 본 발명은 스트립의 폭에 걸쳐 기계적인 강도, 전기적인 특성등을 의도적으로 변화시키기 위하여 폭에 걸쳐 가변치수를 가진 스트립을 주조하는데 사용할 수 있으며 본 발명은 또한 폭에 걸쳐 다양한 팽창특성을 가진 합금 스트립을 제조하는데 사용될 수 있다. 따라서 이러한 스트립을 가열함에 의하여 원하는 곡선형 스트립 배열이 수득된다. 본 발명의 스트립에 대한 다양한 용융이 이루어질 수 있으며 다음 실시예들은 단순한 설명에 지나지 않으며 어떠한 방법으로든지 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석해서는 안된다.

따라서 개개의 스트립성분의 질이나 각 스트립의 집합체에 악영향을 주지 않는 형태로 부동부분을 결합시킨 새로운 개량된 다중 스트립물질이 요구되고 있다. 또한 스트립성분과 다중 결합체를 제조하기 위한 새로운 개량방법 및 장치가 요청된다.

본 발명은 주조중 스트립의 종적연장부에 따라 인접한 부분에 야금학적으로 합금-결합된 다수의 부동부분을 포함한 새로이 개량된 급냉주조 금속스트립을 제공하는 것으로 요약될 수 있다. 이러한 스트립을 주조하기 위한 방법 및 장치에서 용융금속류는 첫번째 턴디쉬로부터 주조면상에 전달되고 용융금속의 부가적인 부동류가 주조면상에 전달되어 부동류의 원주변은 인접한 부동금속의 원주변부와 접촉하여 주조증 이들간에 야금학적 합금결합이 이루어지도록 한다.

본 발명의 장점은 개개스트립부분의 질이나 성질에 악영향을 주지 않고 스트립물질의 주조중 발생되는 인접한 부동부분간의 야금학적 합금결합에 의하여 다수의 부동부분을 조합스트립물질에 결합시킬 수 있다는 것이다.

본 발명의 목적은 스트립의 각 부분내에 상이한 성질, 구조 및 질을 나타내는 다중스트립 또는 조합스트립을 형성시킴에 의하여 스트립의 길이에 따라 야금학적으로 합금 결합된 적어도 2개의 부동부분을 가진 신속주조물질의 스트립을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 스트립물질의 질이나 성질에 악영향을 줌이 없이 주조작중 스트립의 길이에 따라 상호 야금학적 합금-결합된 부동부분을 포함한 스트립의 신속주조방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 장점은 스트립의 변부에만 강도, 내식성 및 기타 성질을 필요로 할 때 코발트와 몰리브덴 같은 비싼 합금성분을 다중스트립물질의 변부에만 사용하여 스트립의 가격을 저렴하게 할 수 있다는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 비결정성 부분이 결합중 결정화를 일으키지 않고 야금학적으로 합금 결합된 비결정성 및 결정성 부분으로 된 스트립을 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 전이대역에서 합금이 형성되어 결합부위상에 강화된 특성을 갖는, 전이대역에서 결합된 성분의 스트립을 제공하는데 있다.

상기 및 기타 목적과 장점들은 첨부도면을 참조로 한 하기 기술로부터 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.

도면을 참조하면 제1도와 제2도는 본 발명의 적당한 장치를 설명한 것이다. 제1도에 도시된 바와같이 본 장치는 용융금속을 수용 및 유지할 수 있도록 설계된 내부공동(空洞)을 가진 첫번째 턴디쉬(10)를 포함하여 첫번째 턴디쉬(10)는 또한 용융금속을 공동으로부터 주조면(18)에 전달하는 노즐(10a)을 포함한다. 적당한 실시예에서 연속스트립물질(30)이 환상드럼(drum) 또는 휘일(wheel)(13)의 매끈한 외원주표면(18)상에서 주조된다. 환상 이외의 배열도 사용할 수 있는데 예컨대, 본 발명의 스트립은 제6도에 도시된 바와같이 가동벨트상에서, 한쌍의 대면한 로울러 사이의 드럼의 내표면상이나, 급냉유체내 또는 기타 부위에서 주조될 수 있다.

적당한 실시예에서 주조기소(13)는 약 90%의 동을 함유한 수냉침전 경화된 동합금 휘일을 포함한다. 동과 동합금은 이들의 고열전도성 및 내마모성 때문에 선택되나 강철, 알루미늄, 알루미늄합금이나 기타 물질만도 사용되고 몰리브덴이나 기타 물질의 슬라브(sleeve)를 가진 여러부분으로 된 휘일도 사용할 수 있다. 냉각은 물 이외의 매체를 사용하여 이루어질 수도 있으나 가격이 저렴하고 이용성이 크기 때문에 물을 선택한다.

본 발명의 스트립주조장치의 조작에서 주조휘일(13)의 외원주 표면(18)은 초기 주조점에서 용융금속과의 접촉에 의하여 발생된 열을 흡수하고 이 열을 휘일의 각 회전중 동휘일내로 분산시켜야 한다. 분산되 열은 예컨대, 주조휘일(13)의 원주근처에 위치한 내부통로를 통하여 충분한 양의 물을 순환시킴에 의하여 제거될 수 있다. 다른 방법으로는 냉각매체를 주조면의 밑면에 순환시킴에 의하여 이룩되기도 한다. 또한 스트립주조중 휘일의 팽창과 수축을 효과적으로 하게 하기 위하여 냉각속도를 조절하는 냉동방법을 사용할 수도 있다. 주조에 드럼, 휘일이나 벨트중 어느것을 사용하든지간에 주조면(18)은 스트립주조에서 균일성을 최대로 하기 위하여 매끈하고 대칭으로 되어야 한다. 예를들면 균일한 치수의 스트립을 주조하고자 하는 어떤 스트립주조조작에서 외원주주조면(18)과 용융금속을 주조면(18)상에 주입하는 구멍 또는 노즐(10a)(11a)면간의 거리는 원하는 거리 또는 규정거리에서 벗어나서는 안된다. 이후부터 이러한 기회를 규정거리 또는 간격이라 부르기로 한다. 조작자가 노즐로부터 균일한 치수의 스트립부분을 주조하고자 할 때 각 노즐에서의 간견은 주조작을 통하여 일정하게 유지되어야 한다. 그러나 완제품내 또는 조합체의 어떤 성분 스트립내에 조절된 두께변화가 요구될 때에는 전체노즐배열 및 각 보조노즐에 대한 프로그램된 규정간격을 사용할 수 있다.

주조 기소(機素)가 드럼이나 휘일이라면 이 기소는 스트립주물내에 균일성이 이루어지도록 작동중 회전을 이탈하지 않게 조심스럽게 제작되어야 한다. 약 0.020인치 이상 회전-이탈되는 드럼이나 휘일은 조작중 정정이나 보정하지 않는 한 스트립주조조작이 허용될 수 없는 큰 치수의 불안정도를 가짐이 발견되었다. 허용될 수 있는 차원의 대칭은 냉간압연된 동의 단일 슬라브로부터 휘일이나 동을 제작함에 의하여 이룩될 수 있으나 다른 물질들도 사용될 수 있다.

본 장치내에서 주조하고자 하는 용융물질은 해당하는 노즐이 장착된 턴디쉬나 용광료내에 유지된다. 필수적인 것은 아니다 노즐은 도면에 도시된 바와같이 턴디쉬의 저부에 위치한다. 노즐은 턴디쉬의 동일체부분으로 만들 수도 있고 턴디쉬에 고착시킨 분리된 부분으로 만들어질 수도 있다.

턴디쉬는 그 내에 용융금속을 수용 및 유지하기 위하여 제작된다. 용융금속조건에 견딜 수 있는 적당한 물질이 턴디쉬에 사용되면 턴디쉬는 단일구조로 되었거나 턴디쉬의 부품들은 오랜 조작중 용융금속의 누출을 방지할 수 있도록 조립할 수도 있다.

스트립물질의 연속주조를 위한 적당한 턴디쉬(10)는 제7도에 상세히 설명되었다. 내면간에 형성된 턴디쉬(10)의 용융금속 함유부분은 다양한 형태를 취할 수 있으나 적당한 실시예에서 턴디쉬(10)의 상부는 노증상의 용융금속 헤드(head)높이가 턴디쉬(10)안에 있는 용융금속량중 소량의 변화에 의해 영향을 받지 않도록 하기 위하여 턴디쉬(10)의 노즐부위보다 더 큰 단면적을 갖도록 형성되었다. 이러한 구조는 지속적이고 연속적인 주조조작에서 턴디쉬(10)에서 일어나는 금속용량에 약간의 변화가 있더라도 노즐에 일정한 금속물 헤드압력을 유지하는데 이용된다. 주조는 조절될 수 있는 외부에 장설한 압력장치하에서 효과적으로 이루어질 수 있다.

제7도에 도시한 바와같이 턴디쉬(10)의 내면은 노즐(10a)쪽으로 서로 수렴되어, 그 내면은 턴디쉬(10)내의 모서리나 구부러지는 위치에서 반원, 원형 또는 만곡으로 되어 주조조작중 그 내의 금속와류를 최소로 한다.

제7도에 도시된 턴디쉬(10)의 내면 사이에 형성된 용융금속수용부위는 측벽으로 둘러싸여 있다. 본 발명의 턴디쉬 노즐의 폭은 제한되어 있지 않다. 본 발명의 턴디쉬(10)와 노즐(10a)은 섬유로된 카울린(kaolin)으로 만들어진 절연판과 같이 내화성판을 원하는 형태로 잘라서 제작해도 좋다. 적당한 수의 판을 서로 쌓아서 원하는 턴디쉬와 노즐을 얻는 경우 본 발명의 턴디쉬와 노즐의 최대폭이 제한된 것은 아니다. 본 발명에서는 노즐로부터 스트립부분까지 36인치 이상의 폭이 적당하다. 필요한 정도의 판이 쌓여진 후 내면은 모래로 다듬거나 끝손질하여 턴디쉬를 형성하는 쌓여진 기소의 폭에 걸쳐 매끈한 내면이 되도록 한다. 하나로된 물질이 한통으로 된 턴디쉬를 만드는데 사용할 수 있는데 이 경우 쌓는 것은 필요치 않다. 조각난 판을 쌓은 후 이렇게 쌓인 것을 조각내지 않은 판사이에 배치하는데 조각나지 않은 판은 턴디쉬의 내벽으로서 작용한다.

배치된 측벽을 포함해서 쌓인 판을 유지하기 위하여 금속판을 각 측벽의 외부편면에 배치하여 턴디쉬의 적당한 위치에서 판을 볼트로 고정시켜 턴디쉬 조립체를 단단히 조이는 것이 필요하다. 이러한 조립체에서 용융금속의 미량이 판사이의 연결부로 흘러들지만, 조립체의 조밀성은 금속물을 동결시켜 이것이 턴디쉬나 스트립주조공정에 악영향을 끼치기 전에 흐름을 방지할 수 있다. 본 발명의 턴디쉬는 내화성 세멘트로 조립하거나, 조립을 요하지 않는 하나의 구조로 만들 수도 있다.

위에서 언급한 바와같이 노즐은 각 턴디쉬내 특히 턴디쉬의 저부에 위치한다. 노즐은 턴디쉬의 내면사이로 정의된 구멍통로를 포함한다. 제7도에 도시된 바와같은 실시예에서 노즐(10a)은 턴디쉬표면과 인서트(50)의 내면사이에 형성된다. 인서트(insert)(50) 내면의 일부가 턴디쉬(10)의 외표면에 의하여 형성된 리즈(ridge)의 일부에 맞대어 배치되었다. 이러한 적당한 턴디쉬구조는 1980년 5월 9일 출원한 "스트립주조장치"란 명칭으로 된 본 발명인이 출원한 특허일련번호 제148.440호에 잘 설명되었다.

본 발명의 적당한 턴디쉬에서 기술한 인서트(50)는 쉽게 대치할 수 있으며, 인서트(50)와 턴디쉬는 함께 또는 따로따로 재사용할 수 있다. 인서트(50)에 대한 손상은 전 턴디쉬를 사용치 못하게 하지는 않는다. 인서트에 손상이 있을 경우 인서트(50)만을 대치하고 공정은 계속된다.

제7도의 단면도에서 보여준 실시예에서 인서트(50)가 전면변부면(70)에 설치되었다. 이러한 예에서, 전면변부면(70)은 주조면(18)과 대면하여 주조면(18)에서 0.120인치 이내에 배치되었다. 특히 전면변부면(70)은 0.080인치내에 배치하며 더 바람직하게는 주조면(18)의 0.020인치내에 배치하는 것이다. 그러한 예에서 전면변부면(70)은 그 아래서 움직이는 주조면과 완전히 평형상태로 되어 있다.

완전한 평행체인 인서트(50)는 주조면(18)을 인서트(50)와 대면한 사포의 연마면에 접하도록 사포등을 배치함에 의하여 이룩될 수 있다. 인서트(50)는 그 사이에 배치된 사포와 함께 주조면과 밀착하여 가동하고 주조면과 사포를 동시에 인서트(50)를 통과하도록 가동시킴에 의하여 전면변부면(70)이 사포의 연마면에 의하여 주조면과 완전 평행하게 갈아진다. 그러한 완전한 평행은 곡선주조면이 이용될 때에도 이룩될 수 있다 본 공정에 의하여 이러한 평행을 형성하기 위하여서는 400내지 600의 연마사포가 적합하다. 턴디쉬의 다른면도 이와같은 공정으로 완전히 평행하게 만들 수 있다.

주조면(18)과 완전히 평행하게 전면변부면(70)을 유지함으로서 전면변부면(70)과 주조면(18) 사이의 규정거리나 간격이 전체길이를 통해서 유지된다. 전면변부면(70)과 주조면(18)과의 간격을 0.120인치 이하로 유지했을 때 주조물질을 성공적으로 주조할 수 있다. 또한 이러한 간격은 0.080인치 이하로 유지되기도 하며, 얇은 치수의 스트립으로 어떤 합금을 주조하기 위하여서는 0.020인치 이하의 간격이 적당하다. 인서트(50)의 모서리는 상술한 표면길이와 반대로 인서트(50)의 전면변부의 90°접점에 전면변부(70)에 있는 점까지 온다.

노즐(10a)의 저면에 적당한 것은 밑에서 움직이는 주조면에 대해 어떤 방해도 없이 주조면(18)에 가능한 가깝게 배치된 것이다. 따라서 노즐의 이러한 표면은 약 0.002인치 내에서 주조면(18)을 깨끗이 한다. 그러한 간격은 주조중 그 사이에서 용융금속의 역류가 생길만큼 크지 않아야 한다. 다른 하류 턴디쉬의 일부를 통과하여야 하는 스트립물질의 변부에 대한 설비가 만들어져야 한다.

턴디쉬(10)과 (11)은 우수한 단열성을 갖는 물질로 제작된다. 단열성은 용융물질을 비교적 일정한 온도로 유지하는데 충분치 못하다면 유도코일(12)과 같은 보조가열기가 턴디쉬(10)내 또는 주위에 장설될 수도 있고 와이어같은 저항기소가 설치될 수도 있다. 턴디쉬용으로 적당한 물질은 섬유로된 카울린, 자연생성된 고순도 알루미늄-실리카열처리 점토로 만든 단열판이다. 그러한 단열물질은 카오울 HS 보드(Kaowool HS board)상표로 시판되는 것을 이용할 수 있다. 그러나 지속적 공정을 유지하고, 높은 용응온도 합금을 주조하기 위하여, 규소, 알루미나, 흑연, 알루미나흑연, 점토흑연, 내화점토, 석영, 붕소질화물, 실리콘질화물, 탄화붕소, 탄화실리콘, 지르코니아(zirconia), 안정화된 지르코니아규산염, 마그네시아(magnesia), 크롬마그네사이트, 그리고 이러한 물질들의 배합이나 혼합물을 포함하는 다양한 물질이 턴디쉬와 턴디쉬의 노즐을 제작하는데 이용된다.

다른 물질이 본 발명에 적용된다해도 턴디쉬 노즐부위를 형성하고 있는 인서트(50)는 붕소질화물, 실리콘질화물, 탄화실리콘, 탄화붕소, 지르코니아 또는 석영으로 제작된다.

노즐(10a) 또는 (11a)와 구멍통로는 열어놓고, 그것의 배열이 스트립주조공정을 통해서 실지로 안정하게 유지되는 것이 절대적이다. 노즐은 다수 스트립주조과정중 심하게 부식되거나 막히지 않아야 하며 주조조작에서 균일성을 유지하고 턴디쉬내 금속물의 와류를 최소화하는데 어떤 발해물은 제거되어야 한다. 어떤 절연물질은 오랜 주조기간에 걸쳐 이들의 치수적 안정도를 유지할 수 없다. 이러한 문제를 제거하기 위하여 노즐(10a) 또는 (11a) 특히 인서트(insert)(50)부분은 고온 용융금속에 오랫동안 노출시키는중 구조적 안정성과 일체성을 유지할 수 있는 물질로 제작되어야 한다.

본 발명의 드럼, 휘일 또는 기타 주조면(16)을 위한 구동시스템 및 하우싱은 드럼이 미끄러지거나 진동을 일으키는 구조적 불안정이 없이 회전하도록 견고하게 제작되어야 한다. 특히 드럼의 작동속도에서 공진을 피하도록 주의하여야 한다. 주조면(18)은 200-10.000ft/분의 속도로 가동하며 8피트의 원주를 가진 드럼을 사용할 때 속도는 25-1250rpm으로부터 드럼속도를 계산한다. 3마력의 변속가능한 자동 브레이크가 장진된 전동기가 2-10인치의 두께와 8피트의 둘레를 가진 동주조 드럼에 대한 적당한 구동시스템을 제공한다. 요구되는 전력은 사용되는 주조면(18)의 형태와 크기에 따라 변화될 수 있다. 주조면(18)은 도면에 설명된 것과 반대방향으로 가동할 수 있으며 턴디쉬는 환상주조 휘일의 어느 위치에나 배치시킬 수 있다.

한 실시예에서 본 발명장치의 휘일이나 드럼상의 주조면(18)은 평평하다. 비결정성 스트립 부분을 제조하는 것과 같은 어떤 응용에서 400-그리트(grit)사포 특히 600-그리트사포가 있는 주조휘일(13)의 원주변(18)으로 끈손질하면 개량된 균일한 제품을 수득할 수 있다.

제1도 또는 제3도에서 설명된 바와같은 본 발명장치의 작동에서 용융금속은 먼저 가열된 턴디쉬(10)에 다음에 둘째 턴디쉬(11)에 순서적으로 전달된다. 저항와이어(12)의 유도코일과 같은 가열기가 (10)과 (11)내에 장착되어 원하는 일정한 용융금속온도를 유지시킨다. 본 발명장치의 작동에서 금속을 예열된 턴디쉬에 직접쏟는다. 이러한 금속예열온도 및 보조장치에 의한 턴디쉬의 가열은 초기 주조조작중 노즐의 동결이나 막힘을 방지하고 흐르는 금속의 온도를 충분한 온도로 유지시켜 각 노즐을 통한 용융금속의 흐름을 원활하게 한다. 어떤 예에서 노즐은 주조조작중 외부적으로 가열될 수도 있고 턴디쉬에 주입되는 금속은 금속흐름에 악영향을 주지 않고 어떤 정도의 온도손실이 허용될 때까지 과열될 수도 있다.

한 실시예에서 턴디쉬내 금속물 헤드높이는 노즐에서 비교적 일정한 헤드압력이 유지되도록 주조조작을 통하여 비교적 일정한 준위로 유지되어야 하는데 이것은 초기에 용융금속을 각 턴디쉬에 원하는 높이로 쏟은 후 금속물 헤드높이를 일정하게 유지하도록 부가적인 용융금속을 턴디쉬에 첨가하는 비율을 조절함에 의하여 이룩될 수 있다. 부가적인 용융금속을 턴디쉬에 주입하는 속도는 금속이 노즐로부터 주조면(18)상으로 흘러나와서 본 발명의 다중 스트립물질을 형성하는 속도와 일치한다. 턴디쉬내에서 비교적 일정한 높이를 유지하는 것은 각 노즐을 통한 용융금속 흐름압력을 비교적 일정하게 유지하여 스트립물질의 주조조작이나 질에 악영향을 주지 않도록 하기 위한 것이다. 상술한 바와같이 노즐에서의 압력을 조절하기 위하여 외부적으로 공급되는 압력을 사용할 수도 있다.

본 발명에서 급냉된 금속스트립(30)이 주조면(18)상에서 주조되는데 이러한 스트립물질(30)은 제5도에서 a, b, c 및 d 부분과 같거나 또는 제6도에서 a_1·b 및 a₂부분과 같은 다수의 부동부분을 포함한다. 스트립(30)의 각 부분은 스트립의 종적연장부에 따라 인접부분의 변부에 야금학적 합금-결합이 이루어진다. 이러한 야금학적 합금-결합은 스트립 주조조작의 단일부분으로서 일어난다.

본 명세서에서 다수의 부동부분을 가진 스트립(30)을 "다중스트립" 또는 "복합스트립"이라 부른다. 본 발명의 다중스트립(30)은 스트립의 종적연장부에 따라 야금학적으로 합금-결합된 적어도 2개의 부동물질을 가진 스트립을 포함한다. 이러한 야금학적 합금결합은 스트립 주조조작중에 일어난다. "적어도 두 개의 상이한 물질"이란 말은 상이한 조성물을 의미하나 이러한 표현은 또한 같은 조성을 가지나 전기 저항성, 투과겅 전도로, 철심손, 강도, 경도, 원자배열, 치수, 내부식성, 열팽창성 등을 포함하는 상이한 성질을 가진 다중 스트립을 의미한다.

설명하기 위하여 본 발명의 다중스트립의 한 부분은 결합된 인접부분과 다른 팽창특성을 갖는데 이러한 스트립을 가열하거나 냉각시킴에 의하여 목적하는 곡형스트립 물질을 얻는다. 또한 본 발명은 결정성 스트립물질에 야금학적으로 결합된 비결정성 스트립부분을 가진 다중 스트립의 제조에 사용된다. 비결정성 물질의 스트립을 용접과 같은 가열을 포함한 종래의 방법에 의하여 결정성 스트립물질에 결합시킬 때 결정화 온도를 초과한 온도에 노출되기 때문에 비결정성 스트립은 대단히 부서지기 쉽다. 그러나 본 발명에 의하면 급냉속도가 너무 빨라서 비결정성 스트립부분의 결정화를 피할 수 있다.

스트립 주조조작의 신속한 급냉은 어떤 결정성 스트립물질의 제작에도 유익하다. 일반적으로 빨리 급냉된 결정성 합금은 종래의 방법으로 제조된 결정성물질보다 미세한 원하는 구조를 띄게한다. 신속한 주조결정성 물질은 종래의 결정성물질에서 발견되지 않는 합금상(相)을 포함하며 반대로 신속한 주조는 역합금상의 형성을 피하든가 억제할 수 있다. 부가적으로 신속한 주조는 개량된 성질을 나타내는 결정성물질내에 새로 합금상을 생성시킨다.

적당한 실시에에서 본 발명은 비결정이거나 비결정이 아닌 인접금속 또는 금속합금부분과 함께 형성된 비결정성 합금부분을 가진 다중스트립(30)의 제조를 포함한다. 본 발명에서 다중스트립 부분은 제1도와 제2도에서 설명된 바와같이 주조면(18)상에서 상호 인접부들끼리 동시에 주조된다. 본 실시예에서 다중노즐(10a)와 (11a)는 각각 용융금속류(20)과 (22)를 상호 인접하여 주조면(18)에 동일한 횡선상으로 누출시킨다. 제2도에 되시된 바와같이 용융금속류는 집중되어 상호 결합되고 2개의 집중된 금속류의 실제 합금화는 전이대역이라 부르는 내면에서 일어난다. 금속스트립물질의 구조에서 급냉속도를 너무 빨리하면 전이대역 밖에서 각금속류의 결합에 악영향을 줄 시간이 없게 된다. 그러므로 조성, 치수, 경도, 인장력, 전성, 내부식성 및 스트립 한부분의 다른 성질들은 이들이 용융상태에서도 인접부분간의 접촉에 의하여 약영향을 받지 않는다.

다중 스트립부분은 제3도와 제4도에 설명된 실시예에서와 같이 주조면(18)상에서 성공적으로 주조될 수 있다. 이러한 실시예에서 용융금속류는 한 턴디쉬(10)로부터 주조면(18)상으로 주입된다. 둘째 턴디쉬(11)는 제3도에서 화살표로 설명된 주조방향에 대하여 첫번째 턴디쉬(10)의 하류에 위치한다. 둘째 턴디쉬(11)는 둘째 금속류의 원주변부가 첫째 금속류의 원주변부와 접촉하여 주조중 이들간에 야금학적 합금결합이 발생되도록 배치된 노즐(11a)을 갖는다. 첫째 금속류는 용융되어 둘째 금속류와 원주변부끼리 접촉되었을 때 부분적으로 또는 전체적으로 고체화된다. 주조조작에서 요구되는 것은 다중 스트립이 형성될 때 이들간에 야금학적 합금결합이 생성되는 것이다.

이중 스트립을 제작하기 위한 2개의 금속류에 관하여 설명하였으나 본 발명에서는 어떠한 수의 부동부분도 함께 야금학적으로 합금결합시킬 수 있다. 예를들면 제5도는 4개의 부분 a, b, c 및 d로 구성된 다중스트립이 4개의 분리된 턴디쉬 A, B, C 및 D로부터 주조됨을 설명하고 있다. 제6도도 또한 공동 턴디쉬 A내의 2개의 분리된 노즐로부터의 2개의 금속류를 턴디쉬 B로부터의 단일 스트립부분 b의 양쪽변부에 인접배치시켜 주조중 야금학적으로 결합된 a₁, b와 a₂부분을 가진 3중 스트립의 주조를 설명하고 있다. 본 실시예에서 턴뒤쉬 A와 2개 노즐은 중심스트립부분 b에서와 같은 폭으로 분리되어 있다.

인접한 부동부분들간에 야금학적 합금결합을 형성시키는데 있어서 부동스트립부분들은 상호 융합된다. 본 명세서를 통하여 "전이대역"이라 부르는 인접한 부동부분들간의 결합은 스트립의 종축에 평행한 방향으로 스트립을 통하여 상부면으로부터 저부면까지 연장되었다. 전이대역이 도면에서 연쇄선으로 설명되었으나 전이대역은 통상의 관찰에 의하여 식별될 수 있다.

본 발명의 적당한 한 실시예는 면도날의 제조에 관한 것이다. 본 실시예에서 첫번째 턴디쉬(10)내의 금속 조성물은 면도날 절단변부로서 적당한 인장력, 경도, 전성 및 내부식성을 가진 비결정성 합금을 제조할 수 있도록 선택하며 둘째 턴디쉬(11)내의 금속조성물은 스트립의 절단변부에 적당한 후면을 제공할 수 있도록 선택된다.

[실시예]

제3도에 설명된 것과 유사한 방법으로 2개의 턴디쉬를 사용하여 본 발명에 따라 2중 금속합금 스트립을 제조한다. 3.8cm 원주표면과 20cm 직경의 동 휘일로 구성된 주조면은 회전축에 대하여 수평으로 32m/초의 속도로 회전한다. 본 실시예에서 다른 턴디쉬에 대하여 약간 하유상에 위치한 턴디쉬를 "첫번째 턴디쉬"라고 부르기로 한다. 첫번째 턴디쉬(11)는 실리카로 제작되었고, 상부는 10mm의 내경이 점점 작아져서 노즐부위의 내경은 5mm×0.42mm로 된 환상단면을 갖는다. 노즐의 저면은 주조면으로부터 0.43mm 위에 위치하고 노즐은 휘일의 축에 평행하게 배치되었다. 첫번째 턴디쉬(10)는 원자퍼센트를 기준으로 8.4g의 Fe₈₃Si₅B₁₂합금조성물을 함유하는데 이후부터 이 합금을 합금 Ⅰ이라 부르기로 한다.

실리카로 제작된 둘째 턴디쉬(10)는 0.64mm의 내경을 가진 환상단면으로 되었다. 노즐의 저면은 주조면상으로부터 0.43mm에 위치한다. 둘째 턴디쉬(10)는 휘일의 회전반대방향으로 첫번째 턴디쉬로부터 5mm 떨어져 있다. 둘째 턴디쉬(10)는 원자퍼센트를 기준으로 5.6g의 Fe₄₀Ni₄₀B₂₀합금조성물을 함유하는데 이후부터 이 합금을 합금 Ⅱ로 부르기로 한다.

둘째 턴디쉬(10)의 노즐구명의 한 변을 첫번째 턴디쉬의 노즐구멍의 한 변과 동일한 주위선상에 배치하여 두 노즐구멍이 겹치지 않게 한다.

본 실시예에서 두개의 턴디쉬(10)과 (11)은 휘일에 의하여 기술된 일반적 평면내에 놓였다. 휘일의 회전 반대방향에서 측정하였을 때 첫번째 턴디쉬(11)는 수직으로부터 1.5°이고 둘째 턴디쉬(12)는 수직으로부터 40℃의 각을 이룬다. 턴디쉬는 이들의 내용물을 용융시키도록 유도가열코일로서 1350℃까지 가열하며 턴디쉬내의 기권은 비록 본 발명에서는 보호기권이 필요치 않으나 대기압하의 아르곤이다. 주조면은 노즐을 통과하여 32m/초의 속도로 가동하고 턴디쉬의 내용물을 배출시키기 위하여 첫번째 턴디쉬(11)는 2psi 그리고 둘째 턴디쉬(10)는 7psi가 되도록 아르곤으로 동시에 가압시킨다. 약 1/2초내에 주조면으로부터 연속적인 일중스트립이 제작된다.

스트립은 4.5mm의 폭을 가진 판상이고 첫번째 턴디쉬(11)로부터 이루어진 스트립부분은 넓이가 2.7mm이고 두께가 30μ이며 나머지 부분은 50μ두께를 갖는다. 이러한 리본(ribon)은 전성이 있고 시험에서 실패하였을 때 결합부 또는 전이대역에서 차별부분을 나타내지 않았다. 본 실시예에서 얻은 스트립의 양쪽부분은 비결정성이다.

리본의 두 부분간의 결합부로부터 대단히 작은 거리 즉 0.5mm 이하에서도 한 부분의 조성물은 다른 부분의 금속으로부터 오염되지 않았음이 발견되었다. 스트립의 휘일면상의 닉켈에 대하여 분석시 결합부에서 0.05mm의 거리에 걸쳐 닉켈피크는 1.6mm낙하에 대하여 염피크높이까지 관찰되었다. 닉켈트레이스(trace)의 높이가 스트립의 합금 Ⅱ부분내 닉켈의 양에 직접 비례하는 제8도에 설명된 닉켈트레이스를 참조하자. 실리콘에 대한 주사(走査)는 염피크높이로 낙하된 후 결합부에서 예리한 커트엎(cutoff)을 갖는다. 실리콘 트레이스의 높이는 스트립의 합금부분내 실리콘의 양에 직접 비례하는 제9도에 설명된 실리콘 트레이스를 참조하자. 제8도와 제9도 그래프이 수평축은 거리를 의미하며 트레이스된 부분은 거의 4mm의 전체거리에 걸쳐 연장되었다.

제10도에 설명된 그래프는 200g의 하중에서 본 스트립의 크누프(knoop)경도를 나타낸다. 이 그래프는 전이대역 즉 합금 Ⅰ과 합금 Ⅱ부분이 야금학적으로 함께 합금-결합된 결합부의 연장부가 1.15mm의 폭을 가짐을 설명하여 준다. 제10 도에 도시된 바와같이 합금 Ⅰ과 합금 Ⅱ의 인장력은 전이대역 이외에는 균일하게 유지된다. 전이대역에서 스트립의 인장력은 어떤 합금과의 인접부분들의 인장력 사이의 값을 가질지라도 전이대역에서 야금학적 합금결합은 인접부분의 인장력보다 높거나 낮은 인장력을 나타내며 또한 전이대역은 내식성, 전기 저항성을 포함한 다른 원하는 성질을 나타내는 분리된 합금으로 구성될 수도 있다. 부동합금을 적당히 선택함에 의하여 전이대역내에서 배합합금이 형성될 수 있다. 유사한 방법으로 결정성 스트립부분과 비결정성 전이대역을 제조할 수 있는 적당한 합금이 선택될 수도 있다.

일반적으로 야금학적으로 합금-결합된 부동스트립부분을 가진 전이대역은 1.50mm 이하 또는 결합된 부동부분의 평균치수의 5배 이하의 확인할 수 있는 폭을 갖는데 특히 전이대역의 폭은 결합된 부분의 평균치수나 두께의 3배 이하이다.

이중 스트립에 대하여 설명하였으나 어떤 수의 부동부분을 가진 다중스트립도 본 발명에 의하여 제조가능하다. 예를들면 양변상에 면도날의 절단변으로 적당한 조성물과 절단변을 후원하기 위한 중간밴드물질에 적당한 조성물을 가진 다중스트립이 제조될 수 있는데 이러한 스트립은 이중변 면도날로 형성될 수도 있고 단일변부날로 만들 수도 있다. 다른 실시예에서 스텐레스 강철의 절단변조성물을 스트립의 중심부에 사용한 다음 이중형태의 2개스티립이 되도록 중심부를 통하여 종으로 분배시킨다. 이러한 3중 스트립의 장점은 저장하기 위하여 코일로 만든 다음 처리하였을 때 이것의 형태를 유지한다는 것이다.

다중 스트립물질의 연속주조중 스트립(32)이 노즐로부터 상당한 거리 즉 수 피트이상 주조면(14)에 접착되는 경향이 관찰된다. 이러한 현상은 제3도, 제5도 및 제6도에서 도시한 바와같이 다중스트립이 쌍을 이룬 노즐을 통하여 주조되는 장점이 있으나 만일 스트립물질이 가동중 회전하는 주조드럼이나 휘일(13)상에 남는다면 턴디쉬에 손상을 주는 결과를 초래한다. 드럼표면(18)이나 또는 근처에 장설한 칼형태의 기소같은 닥터 브레이드(doctor blade)의 사용은 상기 접착을 노즐로부터 2.5-6피트에서 단절시킨다. 이러한 배열로서 주조스트립은 닥터 브레이드에 의하여 드럼으로부터 제거될 수 있는데 이러한 닥터 브레이드는 결정성 스트립물질에서 보다 주조면(18)에 접착되는 경향이 큰 보다 얇은 비결정성 스트립물질의 제조에 특히 유용함이 발견되었다. 스트립을 주조면상에 유지시키는 힘은 스트립과 주조면간의 열적 접촉의 질을 반영한다고 생각된다. 스트립을 휘일로부터 분리시키기 위하여 공기칼같은 다른 배열도 사용할 수 있다.

상술한 장치 및 방법을 사용하여 적어도 50%의 비결정성물질을 포함한 질이 우수한 다중 스트립물질을 주조할 수 있다. 급냉속도는 결정성물질과 비교할 때 비결정성물질에서 보다 높아야한다. 그리고 필요에 따라 급냉속도는 주조면의 속도를 증가시키는 것과 같은 방법으로 가속시킬 수도 있다.

본 발명에 따라 다중 스트립으로 주조될 수 있는 대표적인 합금은 주성분으로서 철, 닉켈, 코발트와 이들의 혼합물을 가진 합금을 포함한다. 이러한 합금은 미량성분으로서 실리콘, 보론, 인, 탄소, 알루미늄, 비나듐, 베리움, 크롬 등을 함유한다. 또한 1% 이하 특히 0.1% 이하의 불순물도 합금내에 존재한다. 상술한 바와같이 이러한 합금은 비결정성이 적당하나 결정성합금과 결정성과 비결정성합금의 배합물도 본 발명의 다중스트립에 포함될 수 있다. 본 발명의 스트립부분으로서 적당한 철을 기초로 한 합금은 다음을 포함한다.

Fe_80-85Si_3-7B_10-15

Fe_36-43Ni_36-43B_17-22

Fe₈₀B₁₂Si₈

Fe₇₉B₁₅Si₆

Fe₈₁B₁₃C₁

Fe₈₄B₁₅Si₁

본 발명을 설명하기 위하여 적당한 실시예를 상기에서 기술하는 동안 본 발명에서 이탈됨이 없이 여러가지 변형이 이루어질 수 있음은 당해 분야의 기술자에게는 명백한 사실이나 이들도 본 발명의 범위내에 속한다.

Claims (1)

1. 얇게 주조된 금속 스트립이 적어도 두개의 다른 구성성분의 엣지-투-엣지(edge-to-edge)로 주조되고 신속 급냉되는 다수의 상이한 주조금소 부분들을 가지며, 상기 각 부분은 주조시에 주조표면에 접촉되어 스트립의 상기 부동부분의 변부를 따라 인접한 부분에 야금합적으로 합금-결합되어 있고, 또한 상기의 얇게 주조된 금속스트립은 스트립의 종방향으로 연장된 결합부분의 평균두께의 다섯배를 초과하지 않는 폭을 가진 전이대역에 형성된 야금학적 결합을 가진 것이 특징인 다른부분을 가진 신속급냉된 주조금속 스트립.

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