KR890003406B1 - 주조로 및 주조물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

주조로 및 주조물의 제조방법

제1도는 본 발명 주로의 개략단면도.

제2도는 스타팅와이어가 삽입된 상태를 보이는 주조로의 주조노즐의 단면도.

제3도는 구체화된 주조로의 정단면도.

본 발명은 예로서 전기부품에 사용되는 등 또는 동합금의 선형태 주조물을 연속 제조하는 기술에 관한 것이다.

전자 산업의 발달과 더불어 IC(집적회로), LSI(대용량직접회로) 등의 리이드프레임으로 사용되는 동합금은 최근 높은 강도와 더좋은 전기 전도도를 요구하고 있다.

질코늄(Zr), 크로늄(Cr)과 티타늄(Ti)과 같은 활성 금속을 함유하는 동합금은 이러한 요구에 충족된다.

그러나 이와같은 동합금재는 보통 대기중에서 주조되므로 활성금속의 일부가 산화되어 산화물로되고 그것이 결과적으로 주조물에 협잡물로 포함된다.

따라서 이런 주조물을 압연하게 되면 압연된 제품에 스트링거 조직(줄조직)이 발달하게 된다.

이러한 제품은 리이드플레임으로서 전혀 사용될수 없는 것이다. 이와같은 난점을 피하기 위하여 상기 활성금속등을 첨가한 동합금을 진공하에서 용해하여 진공중에서 잉고트로 주조하여 이것을 압연가공하여 선 또는 스트립을 제조하면 되나, 제조비용이 비싸서 도저히 실용화 할수 없다.

또한 전자산업에 있어서는 50μm 이하의 직경을 가지는 순동선을 요구하고 있고 이와같은 동선을 종래 주조방법으로 생산하면 그것은 불량품으로 된다.

이와같은 문제는 주조등중에 산화물의 존재 때문에 일어난다고 생각된다.

이를 피하기 위하여는 진공용해가 필요하나 비용이 많이 소요되어 실용성이 없다.

게다가 통상 진공용해로 생산된 잉고트는 비교적 경이 큰 것이고 소망의 직경으로 감소시키기 위하여는 결과적으로 열간압연과 같은 열간공정에 부쳐야 한다.

이와같은 열간공정중에 잉고트상의 스케일이 와이어에 강제로 들어가게 되고 압연로울러의 철조성의 일부가 압연선재에 전위되며 이것 역시 와이어의 파손불량품을 야기한다.

그러므로 본 발명의 목적은 비산화성 분위기에서 주물재료를 용해할수 있고 그리고 용해된 주물재료를 신장된 제품으로 연속주조할수 있는 주조로를 제조함에 있다.

또 다른 본 발명의 목적은 이와같은 주조물을 연속제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1목적에 따르면 챰버를 구획하는 하나의 하우징, 이챰버내에 주물재료를 홀딩하기 위하여 설치된 위가 개방된 도가니, 용융된 주물재료를 제공하기 위하여 도가니내에서 주물재료를 용융하기 위해 도가니 외측에 설치된 가열히이터, 챰버내로 수직 연장되고 하우징에 기밀히 연결된 긴 주조노즐과, 이 주조노즐과 도가니중의 어느 하나가 도가니내 용융된 주물재료에 주조노즐의 하단이 침지되게 하기 위한 상하 이동수단, 그리고 주조노즐과 결합된 냉각수단과, 하우징이 도가니내의 주물재료를 용융할때 불활성가스를 공급하기 위한 불활성가스원에 연결 구성되고, 주조노즐의 하단이 용융된 주물재료에 침지 되었을때 용융된 주물재료는 상기 챰버내 불활성 가스의 압력에 의하여 주조노즐내로 압상되어 주조노즐을 통과할때 용융주물재료는 냉각수단에 의하여 내각 응고되어 신형주조물을 생산하는 주조로를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2목적에 따르면 주물재료를 챰버내 도가니에 장입하는 단계, 뒤이어 챰버내에 비산화성 분위기를 형성하는 단계, 주물재료를 용융하기 위하여 도가니를 가열하는 단계, 다음으로 도가니내 용융된 주물재료에 수직배치된 주조노즐의 하단을 침지시키고 주조노즐의 상단이 챰버외로 배치되도록 하는단계, 다음으로 챰버내에 불활성가스를 도입 압력을 증가시켜 용융된 주물재료를 주조노즐 내로 이동케 하는 단계, 와 용융주물재료가 주조노즐을 통과할때 용융주물재료를 냉각응고시켜 선형주조물로 성형하는 단계를 포함하는 선형주조물을 연속제조하는 방법을 제공하는 것이다.

이하 본 발명을 첨부도면에 의하여 상세히 설명한다.

제1도에 개략 표시된 주조로(10)는 챰버(12)를 구획하는 상자형 밀폐하우징(11)을 가진다.

배기도관(13)이 하우징(11)의 측벽에 형성된 제1개구(13a)에 일단이 연결되고 타단은 챰버(12)내에 10^-3-10^-4mmHg의 진공을 일으키기 위한 진공원(13b)에 연결된다.

다른 가스도관(14)이 하우징(11)의 측벽에 제2개구(14a)에 일단이 연결되고 타단은 챰버(12)내에 불활성가스를 도입하기 위한 불활성가스원(14b)에 연결된다.

동 또는 동합금과 같은 주물재료를 용해하기 위한 도가니(18)가 하우징(11)내에 배치되며 도가니(18)는 주물재료를 장입하는 개방 장입구를 가진다. 고주파 유도코일(19)이 도가니 주위에 감겨있고 도가니(18)내 주물재료가 고주파 유도열에 의하여 용융된다.

하우징(11)의 천정에 개구(21)가 형성되고 단면이 원통형인 주조노즐(23)이 개구(21)에 기밀되게 상하운동할수 있도록 수직설치 되었다.

주조노즐(23)은 횡단면이 다각형으로 할수도 있다.

비록 도시하지는 않았지만 주조노즐(23)은 수냉수단이 구비되어 있다.

주조노즐(23)은 이하 상세히 설명한 바와같이 와이어를 연속 주조하기 위한 하나의 몰드(형)로서 작용한다.

다음으로 주조노즐(23)은 도가니(18)의 중심에 배치되고 상하동 자유로 설치되고 상한은 주조노즐(23)의 하단이 도가니(18)내의 용탕과 버려진 용탕 상방에 있고 하한에 있을때는 주조노즐(23)의 하단이 도가니(18)내 용융주물재료(용탕)에 침지되도록 배치되며 액츄에이터장치(도시치않음)에 의하여 수직으로 이동할수 있다.

캡(25)이 기밀되게 밀폐키 위하여 주조노즐(23)의 상단에 떼어붙임이 가능케 착설되어 있다.

주노노즐(23)은 흑연제이다. 그러나 Zr과 Cr와 같은 활성금속을 함유하는 동합금을 주조하고자 할때는 흑연주조노즐(23)의 구멍 표면을, 예로서, SiC로된 보호막으로 코오팅 됨이 바람직하다.

이하 주조로의 조업에 관하여 설명한다.

첫째로 챰버(12)내를 예정된 범위의 진공도로 도관(13)을 경유하여 배기하기 위하여 밸브(15)를 개방한다.

이때 주조노즐(23)은 인상하여 상한성 위치에 유지되고 용탕으로부터 버려져 있으며 주조노즐의 상단은 캡(25)으로 막는다. 그리고 도가니(18)내의 주물재료를 용융하기 위하여 유도코일(19)에 부하를 건다.

그리고 밸브(15)를 챰버(12)의 배기를 멈추기 위하여 닫는다. 다음으로 밸브(16)를 열고 도관(14)을 통하여 챰버(12)의 압력을 증가시키기 위하여 알곤과 같은 불활성가스를 공급한다.

그리고 주조노즐(23)을 도가니(18)내 용융주물재료(26)에 그 하단을 첨지시키기 위하여 하방으로 이동시킨다.

이때 캡(25)을 주조노즐(23)의 상단에서 제거한다.

그리고 단면이 원형인 스타팅와이어(종선 : 種線)(28)의 일단을 제2도에서 보는 바와같이 주조노즐(23)상단으로 부터 삽입한다.

스타팅와이어(28)의 굵기는 주조노즐(23)의 내경보다 약간 가늘다.

스타팅와이어(28)의 타단은 권취기와 같은 권취수단(도시치않음)에 연결된다. 그리고 챰버(12)내 불활성가스의 압력을 대기 압력보다 약간 높이하여 도가니(18)내 용융주물재료(26)이 주조노즐(23)로 압상되어 스타팅와이어(28)의 하단과 접촉케 한다.

이어서 스타팅와이어(28) 를 연속적 또는 간헐적으로 위쪽으로 잡아 당겨지고 수반되어 인상된 용융주물재료는 수냉장치에 의하여 냉각되어 주조노즐(23)통로 중에서 응고되어 주조노즐(23)의 구멍과 일치하는 굵기를 가지는 주조와이어(29)를 얻게되는 것이며 주조와이어(29)는 권취기에 권치된다.

주조제선작업이 진행할때 도가니(18)내 용융주물재료(26)는 점차 감소되므로 주조노즐(23)의 하단이 용융주물재료(26)에 침지되도록 주조노즐(23)을 서서히 하강시킨다.

도가니(18)내의 용융주물재료(26)가 거이 소진되었을때 주조작업은 중단되며 그리고 재차 상기조작을 반복조업을 하거나 또는 별도의 진공챰버내에서 용해시킨 도가니로 교체하여 조업을 계속한다.

본 발명 주조로(10)로는 예로서 Zr, Cr 및 Ti와 같은 활성금속들을 함유하는 동합금이 진공과 불활성가스 분위기에서 용해 및 주조가 행해진다.

그러므로 활성금속들이 산화되지 않으며 따라서 활성금속들의 산화물 때문에 일어나는 스트링거 조직이 결과적으로 동합금 주조물에 존재하지 않으므로서 양질의 주조물을 얻을수 있다.

긴 주조노즐(23)장치에 의하여 와이어의 최종제품의 형상에 가까운 주조재를 직접 그리고 연속적으로 얻을수 있어 후 가공은 단지 인발하거나 또는 압연하므로서 쉽게 예정된 직경의 최종생산물을 얻을 수 있으며 이 방법은 공정고스트를 절감할 수 있다.

또한 용융주물재료(26)이 챰버(12)에서 불활성가스에 의하여 가압되어 증력방향과 역방향으로 용탕을 압상하도록하므로 용탕이주조노즐(23)로의 이동이 촉진되어 압력하에 응고되므로(압력주조) 주조생산물의 품질을 높여주는 것이다.

또한 주조작업이 끝날때 주조노즐(23)의 하단의 용융주물재료는 도가니(18)로 부터의 압상운동이 제거되므로 최종적으로 도가니(18)에 되돌아 온다. 이와같이 하여 용융주물재료(26)의 손실이 없고 수율을 개선한다.

조업에 있어서 선택적으로 진공사용을 하지 않을 수 있다.

이 경우에 불활성가스가 도가니(18)에서 주조물질이 용해될때 챰버(12)내로 불활성 가스원으로부터 도입된다.

그리고 주조노즐(23)이 용융주물재료에 그 하단을 침지하도록 아래로 이동시킨다.

다음 스타팅와이어(28)가 주조노즐(23)에 삽입되고 챰버(12)내의 불활성가스 압력을 증가시키면 도가니(18)내 용융주물재료가 주조노즐(23)에 압상되어 이동하고 스타팅와이어(28)의 하단과 접촉되게 된다.

제3도는 챰버(12)를 구획하는 하우징(11)이 설비된 변형된 주조로(10a)를 표시한다.

또한 도관(13)이 하우징(11)에 연결되고 불활성가스 공급도관(도시치않음)이 하우징(11)에 연결되어 있다.

하우징(11)은 지각(33)에 의하여 수평바닥(32)위에 세워진 기대(30)위에 지각(31)에 의하여 지지되어 있다.

워터쟈켓(34)이 플랜지 개구부(21)내에 기밀하게 설치되고 주조노즐(23)이 워터쟈켓(34)내에 포위지지되고 그 하단이 워터쟈켓(34)의 하단에 나와 있다.

수압실린더(35)가 기대(30)에 장착되어 하우징(11)의 저면벽을 기밀되게 관통 연장되며 실린더(35)는 그 내부에서 작동되는 수직 배치된 피스톤롯드(35a)를 가진다.

하나의 수평지지판(36)이 피스톤롯드(35a)의 상단에 설치되어 고주파 유도코일(19)이 감겨진 도가니(18)가 재치되어 있다.

기대(30)상에 지각(39)상에는 상판(38)이 형성되어 모어터(41)가 지지대(42)를 개재 설치되고 모어터측에 감속기(45)를 개재하여 한쌍의 대향된 핀치로울러(44)와 연결되어 있다.

주조로(10a)의 조업은 대략 상기한 제1도의 주조로(10)와 같이 행해진다. 더자세히 설명하면 수압실린더(35)의 피스톤롯드(35a)가 뻗어 도가니(18)를 주조노즐(23)을 향하여 위로 이동시켜 주조노즐(23)의 하단이 도가니(18)내 용융주물재료(26)에 잠기게 하고 스타팅와이어(도시치않음)를 주조노즐(23)내에 삽입한다.

그리고 챰버(12)내에 불활성가스의 압력을 증가시키면 도가니(18)내의 용융주물재료(26)가 주조노즐(23)에 따라 압상이동되어 제1도 주조로(10)에서 설명한 바와같이 스타팅와이어의 하단과 접촉되게 한다.

이와같은 조건하에서 스타팅와이어는 핀치로울러(44)에 의하여 잡혀진다.

그리고 모우터(41)를 작동시켜 핀치로울러(44)를 통하여 스타팅와이어를 상방으로 이동시켜 주조노즐(23)로부터 나오는 연속주조와이어는 가이드로울러(47)(48)에 의하여 안내되어 권취기(도시치않음)로 권선한다.

용융주물재료는 주조노즐(23)을 통과할때 워터쟈켓(34)에 의하여 냉각, 응고되어 주조와이어로 된다.

주조작업을 진행할때 수압실린더(35)의 피스톤롯드(35a)는 주조노즐(23)의 하단의 용융주물재료(26)내에 안정되게 잠겨있도록 서서히 상승 시킨다.

본 발명은 다음 실시예의 방법으로 설명될 수 있다.

[실시예 1]

Cr0.4%와 Zr 0.1%를 함유하는 동합금 와이어를 제3도의 주조로(10a)를 사용하여 주조하였다.

주조노즐(23)은 노즐공표면에 SiC로된 보호피막을 가지는 흑연으로 제조되고 내경은 12mm을 가진다.

도가니(18)는 60번 흑연 도가니이고 50kg의 용량을 가진다.

고주파유도코일(19)를 위한 동력원은 70KW의 용량을 가진다.

챰버(12)는 도가니(18)내에서 주물재료를 용해하는 동안 1×10^-14mmHg의 진공으로 유지되고 용융조업후 알곤가스가 챰버(12)에 도입되고 챰버내의 알곤가스 압력은 주조조업 중에 1.5kg/cm²G(대기압+0.5kg/cm²)로 유지하였다.

이상 설명 방법으로 직경 12mm를 가지는 동합금의 단면 원형인 와이어가 연속적으로 주조되었다.

다음으로 이 주조와이어는 10mm경으로 면역삭(面硏削)하고 가는선으로 하기 위하여 이것을 다시 냉간압연과 드로우잉(인발)하므로서 60μm로 신선하였다.

이 와이어의 조직을 관찰한바 가는선에는 스트링거조직 등 흔적을 발견할수 없었고 균일조직 이었다.

신선작업동안 단선의 발생율은 70kg 이상의 와이어에 대하여 한번 있을 정도로 낮고 와이어의 강도와 전기 전도도가 우수한 것이었다.

또한 10mm경을 가지는 면역삭 와이어는 두께 0.2mm 폭 40mm의 스트립으로 크로스로울러 가공 및 압연가공 되었으며 이 스트립에는 스트링거 결함이 발견되지 않았다.

다음으로 이 스트립은 도금되고 도금결합은 스트립 1m²당 하나 이하이며 IC등의 리드프레임으로 사용하기에 가장 적당하였다.

[실시예 2]

12mm경을 가지는 와이어 50kg를 노즐공의 표면에 코팅되지 않은 훅연 주조노즐(23)과 무산소등을 원료로 사용한 이외에는 실시예 1의 방법과 같이 주조하였다.

이 주조와이어를 면역삭, 냉간압연, 인발 및 풀림등 고정을 거쳐 25μm의 대단히 가는선으로 하였다.

주물원료가 진공하에 용해되었으므로 혼입물의 량은 무시할 수 있고 주조가 압력하에 행하여진 고로 주조결함이 주조결함이 주조와이어내에 없었다.

또 주조노즐(23)로 부터 나오는 주조와이어가 12mm정도의 작은 경을 가지므로 열간압연공정을 행략할 수 있고 따라서 연간압연공정에서 일어나는 스케일등이 없어 주조와이어가 위에서 설명한 후공정 가공동안에 절단이 일어나지 않았다.

Claims (5)

1. 선형주조물을 제조하기 위한 본 발명 주조로는 다음 사항을 포함한다 : (a) 챰버를 구획하는 하나의 하우징 : (b) 주물재료를 홀딩하기 위하여 상기 챰버내에 설치된 상방이 개방된 도가니 : (c) 용탕을 준비하기 위하여 상기 도가니 내에서 주물재료를 용해하기 위하여 도가니 표면에 권설된 가열히이터 : (d) 상기 하우징에 기밀히 연결되어 상기 챰버내로 연장된 주조노즐이 상기 도가니 위에 대체로 수직으로 설치되며, 상기 주조노즐과 상기 도가니 중의 하나가 도가니내 용융주물재료에 상기 주조노즐의 하단이 잠기도록 타방을 향하여 이동하도록 구성되고 : (e) 상기 주조노즐과 결합된 냉각수단 : (f) 주물재료를 상기 도가니내에 용해할때 상기 챰버로 불활성가스를 도입하기 위하여 상기 하우징이 불활성가스원과 연결되고, 상기 주조노즐의 하단이 용탕에 침지 하였을때 용탕이 상기 챰버내 불활성가스의 압력에 의하여 상기 주조노즐의 냉각수단 : (g) 상기 주물재료를 용해할때와 불활성가스가 챰버내에 도입되기전 챰버내에 진공을 조성하기 위하여 진공원에 하우징이 연결구성되고 : (h) 상기 주조노즐로부터 선형주조물(주조와이어)을 이동시키기 위한 이송수단.
2. 제1항 기재의 주조물의 주조로를 사용하여 도가니에서 용융주물재료를 비산화성 분위기하에서 가열용융하고 용탕에 주조노즐의 하단을 침지케하여 챰버내에 불활성가스를 도입하며, 가스압을 대기압 보다 약간 높이 조절하므로서 용탕이 주조노즐내로 압상(押上)되어 통과할때 전기 주조노즐내에서 서서히 냉각되어 선형주조물로 연속응고 형성함을 특징으로한 선형주조물의 연속주조방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 비산화성분위기 진공으로 되는 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 비산화성분위가가 불활성가스로 되는 방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 도가니내의 용융주물재료(용탕)에, 상기 주조노즐의 하단을 침지시키기 위하여 상기 도가니와 상기 주조노즐 중의 어느 하나가 타측으로 이동하도록 함을 특징으로한 선형주조물의 연속주조방법.

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