WO2015099359A1 - 단조용 압출재의 제조방법 및 장치 - Google Patents

단조용 압출재의 제조방법 및 장치 Download PDF

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WO2015099359A1
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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for producing an extruded forging, and more particularly, to a method and apparatus for continuously producing an extruded forging without interruption by combining a continuous casting process and a continuous extrusion process.
  • Aluminum castings are mainly used as lightweight materials in the automotive field.
  • Aluminum has many advantages such as lightness, high thermal conductivity, castability and processability, mass production, and beautiful surface.
  • aluminum is more expensive than steel material, needs improvement of bonding property such as welding, and has the disadvantage of low strength.
  • Automotive forging components include steering arm, low arm, plug, reducer for parking brake, brake compressor piston, automobile air conditioner compressor piston, swashplate, manifold, socket plate, bolt nut and screw.
  • These forging parts are produced by plastic working forging extruded rods made of high strength aluminum alloy by hot, warm or cold forging.
  • aluminum alloy rods and molds are manufactured by horizontal continuous casting and billet thin-beam rod casting, heat treatment, grinding, drawing, or semi-continuous casting. Manufacturing is used as the main technique.
  • the aluminum alloy bar and mold manufacturing process is a complex and intermittent process such as aluminum billet manufacturing, heat treatment, heating, grinding, drawing, extrusion, etc., billet cast aluminum is heat-treated through a heat treatment process, and then heated It is extruded, horizontal continuous casting rod or billet thin-light rod casting, heat treatment, face cutting, drawing, etc. to produce aluminum rods and shapes.
  • each process such as billet and cast bar manufacturing, heat treatment, grinding, drawing, heating, extrusion, etc. are intermittently separated, and other costs are incurred because they are moved or connected to each process. There is a problem that the work time is increased and the work efficiency is reduced.
  • continuous casting rolling is mainly limited to a technology for manufacturing wire rods made of pure aluminum instead of alloys.
  • wire rods made of pure aluminum instead of alloys.
  • there is a problem in strength can not be used, and when used as an alloy, the use of other than wire wire for wire has not been developed, so the production of other industrial materials is insignificant domestic situation.
  • Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2009-0069783 discloses "Aluminum alloy bar continuous manufacturing apparatus by continuous multi-stage rolling".
  • the aluminum alloy rod continuous manufacturing process by continuous multi-stage rolling multi-stage rolling rod-shaped bar bar manufactured in the molten casting part into a pentagonal-four-corner-three-square-circle to produce wire rods and narrow rods smaller than the diameter of the raw material Manufacture.
  • the mechanical strength is increased while reconstituting the cast structure of the surface into a micro-processed structure while undergoing plastic processing through multi-stage rolling.
  • the casting bar is directly rolled, the casting structure remains at the center, and local processing cracks may be generated during cold forging.
  • the continuous casting rolling method is not only able to manufacture a bar with a diameter larger than the diameter of the raw material, but also limited to a diameter of 15 mm or less due to roundness problems.
  • the conformal extrusion process is to produce a high-strength product because the aluminum coil capable of continuous supply is heated to the extrusion processing temperature and then pushed into the conformer to be continuously extruded into the die groove to obtain a microfabricated structure to the inside of the bar. Can be.
  • aluminum coil of raw material uses wire with diameter of 15mm or less produced by continuous casting rolling method, so it is not applicable to production of large cross-sectional area, so the main products are small pipes and tubes.
  • Preheater must be installed to heat before the continuous extrusion process and heat up to preheating temperature of 400 ⁇ 500 °C at room temperature. Therefore, a lot of energy consumption is incurred and the production cost is inevitable.
  • An object of the present invention for solving the above problems is to provide a method and apparatus for producing forging extruded material that can continuously produce and produce forging extruded material (bar / wire / shape) having a diameter of 10mm or more.
  • Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for manufacturing forging extruded material which can achieve high productivity and product recovery rate by combining a continuous casting process and a continuous extrusion process.
  • Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for manufacturing forging extruded material that can significantly reduce the capital investment and maintenance costs by significantly reducing the number of processes by combining the continuous casting process and the continuous extrusion process.
  • Still another object of the present invention is to provide a method and apparatus for manufacturing an extruded forging material which can suppress cracking of a cast bar by finely controlling solidification conditions of a continuous casting process.
  • Still another object of the present invention is to provide a method and apparatus for manufacturing an extruded material for forging which can control the extrusion speed of the continuous extrusion process by interlocking according to the casting bar production speed of the continuous casting process.
  • the manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing a forging extruded material having a processing structure by directly extruding a continuously cast casting bar continuously from a molten metal, before charging the casting bar into an extruder It characterized in that it further comprises the step of cooling to a predetermined temperature required for the production of the forging extruded material.
  • the step of cooling to a predetermined temperature required for the production of the forging extruded material before charging is divided into a multi-stage cooling water jet section along the longitudinal direction of the casting mold in order to adjust the solidification time of the casting bar during continuous casting It can be achieved by differently combining the cooling water injection amount and the injection type according to the solidification characteristics of the.
  • the injection nozzles may be equipped with three to four types of different types of spraying nozzles having different types of injection and injection amounts in the cooling water pipes according to the positions of the molds of the continuous casting.
  • the amount of cooling water that varies according to the solidification characteristics of the metal is preferably adjusted as the difference between the liquidus and solidus of the metal increases.
  • the cooling water injection section is divided into multiple stages along the longitudinal direction of the mold of the continuous casting, and the cooling water injection amount and the spraying form according to the solidification characteristics of the metal for each division section. Can be combined differently.
  • the extruder charging temperature is preferably 300 ⁇ 400 °C.
  • the metal may be either an aluminum alloy or a magnesium alloy.
  • the forging extruded material may be an extruded material for forging of high-strength parts for automobiles in the form of a bar / wire / shape.
  • the manufacturing apparatus of the present invention is a molten metal forming part for forming an alloy molten by melting the metal now, and a continuous casting machine for producing a casting bar by continuously discharging the molten metal formed in the molten metal through a casting wheel, and produced in a continuous casting machine It characterized in that it comprises a cooler for cooling the casting bar to the extruder charging temperature, and an extruder for directly charging the casting bar cooled in the cooler continuously to extrude the forging extrusion material.
  • Continuous casting machine in the present invention can vary the cooling conditions of the casting bar according to the metal solidification characteristics.
  • the continuous casting machine is provided with a casting wheel formed with a casting groove in which molten metal is injected on an outer circumferential surface, a steel belt for forming a casting mold by covering an opening of the casting groove by interviewing a part of the outer circumferential surface of the casting wheel, and surrounding the casting wheel.
  • Cooling water supply for injecting cooling water to the casting wheel and characterized in that it comprises a steel belt support for variable adjustment of the interview length of the steel belt and the casting wheel.
  • the steel belt support portion is combined with the first roller and the first roller for interviewing the steel belt at the molten metal injection position of the casting wheel to tension the steel belt to be pressurized toward the casting groove of the casting wheel.
  • a second roller for adjusting may be provided.
  • the coolant supply unit is disposed in the mold length direction of the casting bar and is divided into a plurality of sections corresponding to the mold length, and controlled by a combination of the coolant injection amount and the spraying form differently for each divided section.
  • the coolant injection quantity combinations will be combined differently depending on the solidification properties of the cast metal.
  • the continuous casting machine may vary the mold length of the casting bar according to metal solidification characteristics.
  • the steel belt support is a first roller for interviewing the steel belt in the molten metal injection position of the casting wheel, a second roller for interviewing the steel belt in the casting bar pull-out position of the casting wheel, and a second roller for guiding the steel belt
  • a fourth roller for adjusting the tension in combination with the third roller and the first to third rollers such that the steel belt is pressurized to the casting groove of the casting wheel.
  • the second roller may be moved in multiple stages within a predetermined range of the rotation axis position in order to change the casting bar withdrawal position of the casting wheel.
  • the second roller may be moved in multiple stages so that the casting bar withdrawal position of the casting wheel is varied between 6 o'clock and 9 o'clock with respect to the rotation axis of the casting wheel.
  • the second roller may be moved in the direction of extending the mold length of the casting bar in order to increase the solidification time as the difference between the liquidus line and the solidus line of the metal increases.
  • the coolant supply unit is disposed in the mold length direction of the casting bar and is divided into a plurality of sections corresponding to the mold length, and is controlled by combining the coolant injection amount and the spraying form differently for each divided section.
  • the cooling water injection amount combination may be combined differently according to the solidification characteristics of the cast metal.
  • the molten metal forming unit is a reflection furnace for melting a metal current to adjust a desired alloy composition, and a molten metal from a holding furnace (including an electromagnetic stirrer: magnetic stirrer) to receive the molten metal from the reflection and maintain the molten metal at a casting injection temperature. Injecting, and a melter is installed on the molten metal outlet side to prevent the injection of the oxide film.
  • Extruder in the present invention has the advantage that can extrude the extrusion bar having a wider cross-sectional area than the cross-sectional area of the casting bar is charged at a high pressure ratio.
  • the present invention according to the embodiments of the present invention as described above is possible by the fusion of the continuous casting process and the continuous extrusion process is possible to produce a high-strength forging extruded material having excellent processability is changed to the processing structure to the deep part.
  • the present invention can continuously produce an extrusion bar having a wider cross-sectional area than the cross-sectional area of the casting bar by continuous casting and continuous extrusion, it is possible to expand the product range that can be produced to a general extrusion material.
  • the present invention can minimize the number of processes by fusing a continuous casting process and a continuous extrusion process to significantly reduce the facility investment cost and maintenance costs, can significantly reduce energy and environmentally friendly.
  • 1 is a view for explaining a conventional continuous casting rolling process.
  • FIG. 2 is a view for explaining a conventional continuous extrusion process.
  • Figure 3 is a block diagram of a facility of the continuous manufacturing apparatus of the forging metal extrusion material by the continuous casting / continuous extrusion process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view for explaining the structure of a preferred embodiment of the water heater 116 of FIG.
  • FIG. 5 is a block diagram of a preferred embodiment of the present invention of the continuous casting machine 120 of FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a coupling state of the casting wheel 124 and the cooling water supply 129 of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a view for explaining a divided section of the cooling water supply 129 of FIG.
  • FIG. 8 is a view for explaining the configuration of the casting bar processor 130 of FIG.
  • 9 is a view for explaining the operation of the continuous extruder 140 according to the present invention.
  • 10 is a view showing a cross-sectional structure of the extrusion bar extruded from the continuous extruder 140.
  • FIG. 11 is a block diagram of another preferred embodiment of the present invention of the continuous casting machine of FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view for describing a coupling state between the casting wheel 174 and the cooling water supply 179 of FIG. 11.
  • FIG. 13 is a view for explaining a division section of the coolant supply unit 179 of FIG. 11.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • Figure 3 shows the equipment configuration of the continuous production apparatus of the forging metal extrusion material by the continuous casting / continuous extrusion process according to an embodiment of the present invention.
  • the manufacturing apparatus 100 of the present invention includes a molten metal forming unit 110, a continuous casting machine 120, a casting bar processor 130, an extruder 140, a cooler 150, and straightening / cutting / winding. And a packing unit 160.
  • the molten metal forming unit 110 melts the metal current to form a molten metal of a desired alloy composition, and includes a reflecting furnace 112, a holding furnace 114, and a pouring machine (or ladle) 116.
  • the reflector 112 now preferably has a capacity to dissolve 20 MT (Metric ton).
  • the holding furnace 114 receives the molten melt from the reflecting furnace 112 through the first molten metal 113 to maintain the molten metal injected into the continuous casting machine at a predetermined temperature, and prevents unevenness due to the difference in specific gravity of the alloying components. Equipped with a magnetic stirrer (Magnetic Stirrer) can be composed of two sets of 10MT capacity for the continuous production process.
  • a slag vessel for removing slag may be provided between the first tap water 113 and the injection hole of the holding passage 114.
  • the molten metal of the holding furnace 114 is supplied to the pouring machine 116 through the second bath 115.
  • a gas bubbling filter (GBF) and a ceramic filter may be provided between the second bath 115 and the pouring machine 116.
  • FIG. 4 is a view for explaining the structure of the pouring machine 116 of FIG.
  • the pouring machine 116 includes a molten metal injection chamber 116a, a stable chamber 116b, and a spout 116c.
  • the molten metal supplied to the molten metal injection chamber 116a is stably injected into the stable chamber 116b through the narrow gate 116d formed between the molten metal injection chamber 116a and the stable chamber 116b.
  • a dam 116f is provided at the interface between the stable chamber 116b and the spout 116c so as to be immersed in the molten metal, for example, about 15 mm to prevent the injection groove of the oxide film 116e on the surface of the molten metal.
  • the spout 116c has an inclined structure such that the molten metal outlet is inclined horizontally and downwardly according to the molten metal injection method rather than the molten metal inlet. Therefore, the injected molten metal flows into the casting groove by the rotation of the casting wheel.
  • FIG. 5 shows the configuration of a preferred embodiment of the present invention of the continuous casting machine 120 of FIG.
  • a continuous casting machine (CCM) 120 continuously casts a molten metal supplied from a molten metal forming part through a casting wheel to produce a casting bar maintaining a continuous extruder charging temperature, for example, a diameter of 2M. It includes a casting wheel 124, a steel belt 126, a steel belt support 128, a coolant supply (129). Continuous casting machine 120 may vary the mold length of the casting bar according to the metal solidification characteristics.
  • the casting wheel 124 may be rotationally driven at a production speed of the casting bar 122 of 2.5 to 3.5 MT per hour.
  • a casting groove 124a having a trapezoidal cross section is formed on the outer circumferential surface of the casting wheel 124.
  • the cross-sectional area of the casting groove here can be, for example, 1,800 mm 2 .
  • the opening of the casting groove 124a is blocked by the steel belt 126 in close contact with the outer circumferential surface of the casting wheel 124.
  • the molten metal from the pouring machine 116 flows into the casting groove 124a in which the opening is blocked by the steel belt 126 by the rotation of the casting wheel 124.
  • the steel belt 126 is interviewed with a part of the outer circumferential surface of the casting wheel to cover the opening of the casting groove to form a casting mold.
  • the steel belt support portion 128 starts from the 0 to 8 o'clock position of the casting wheel 124. It is in close contact with the outer circumferential surface of the casting wheel 124 to the clockwise direction at 7.5 o'clock.
  • the steel belt support portion 128 is for variably adjusting the interview length of the steel belt and the casting wheel, the first roller 128a for interviewing the steel belt at the molten metal injection position of the casting wheel, and the steel belt is cast of the casting wheel. And a second roller 128b for adjusting the tension to pressurize the groove toward the groove.
  • the first roller 128a is to keep the steel belt 126 in close contact with the molten metal introduction position P0.
  • the first roller 128a is coupled to one end of the rotary rod 128a-2.
  • the other end of the rotary rod (128a-2) is coupled to the pneumatic cylinder (128a-3).
  • the central portion of the rotating rod 128a-2 is rotatably coupled to the fixed shaft 128a-1. Therefore, when the piston of the pneumatic cylinder (128a-3) is raised, the roller (128a) located in the opposite direction to the other end of the rotary rod (128a-2) is more in close contact with the outer peripheral surface of the casting wheel (124).
  • the second roller 128b adjusts the tension of the steel belt 126 while being moved in the horizontal direction by the pneumatic cylinder 128b-1.
  • the steel belt 126 is in close contact with the outer peripheral surface of the casting wheel 124 at the contact point P0 of the roller 128a and the casting wheel 124 to form a circulation belt structure.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a coupling state of the casting wheel 124 and the coolant supply unit 129 of FIG. 5
  • FIG. 7 is a view for explaining a divided section of the coolant supply unit 129 of FIG. 5.
  • the cooling water supply 129 is disposed in the mold length direction of the casting bar in four directions and is divided into a plurality of sections, and the cooling water injection amount combination is different for each divided section. This is controlled. Coolant injection rate combinations are combined differently depending on the solidification properties of the cast metal.
  • the cooling water supply 129 includes four nozzles 129a, 129b, 129c, and 129d formed of different pipes.
  • the cooling water supply nozzle 129a is sprayed in a plurality of nozzles over a 1.5 hour to 7.5 hour clockwise direction to spray the cooling water toward the steel belt at an outer position facing the opening of the casting groove 124a of the casting wheel 124.
  • the cooling water supply nozzle 129c is installed over a 1.5 hour to 12 hour clockwise direction to spray the cooling water from the inside of the casting wheel 124 toward the casting wheel 124.
  • the 1.5 hour to 7.5 hour section of the coolant supply nozzle 129c may be divided into three sections in the same manner as the coolant supply nozzle 129a.
  • Each of the coolant supply nozzles 129b and 129d is installed to face the left and right sides of the casting wheel 124 so that a plurality of nozzles are provided over a 1.5 to 7.5 hour clockwise direction to spray the coolant to the left and right sides of the casting wheel 124.
  • the 10 cooling sections are divided into separate pipes, each with three sections on the outside and inside of the casting wheel, and two sections on the left and right sides of the casting wheel, respectively, and are equipped with nozzles for adjusting the amount of cooling water and the injection type. Use the and flowmeter to make fine adjustments.
  • the amount of cooling water sprayed in each section is composed of 10 automatic control valves and 10 flowmeters, and the casting method (cooling condition) for each aluminum alloy is stored in the PLC so that continuous casting can be performed automatically (manual operation is possible). .
  • Continuous casting in the casting wheel sets the degree of cooling larger as the difference between the liquidus and solidus in the state diagram of the metal alloy. That is, as the difference between the liquidus temperature and the solidus temperature increases, the solidification time of the molten metal increases, so that the amount of cooling water and the type of spraying are controlled to increase the cooling degree for each cooling water supply section.
  • the solidification rate is longer than that of pure aluminum, and it has a thick type of thickening (Mush type). Therefore, if it is not completely solidified, cracking will easily occur.
  • the molten metal supplied to the casting groove 124a is controlled to be completely solidified while moving clockwise in the groove by the rotation of the casting wheel 124.
  • the solidified casting bar 122 is separated from the casting wheel 124 at 8 o'clock and drawn out above the pouring machine 116 to maintain the temperature of 400 to 550 ° C., and then through the casting bar processor 130 which is the next process. Continuously supplied to 140.
  • FIG. 8 is a view for explaining the configuration of the cast bar processor 130 of FIG.
  • the cast bar processor 130 includes an inlet pinch roller 131, a cutter 132, a straightening roller 133, a top face cutter and an edge cutter 134, a pullout pinch roller 135, and a casting bar. Cooling device 136 and the like.
  • the cutter 132 is used to remove a section including an initial impurity of the casting bar 122 or to remove a section contaminated in the middle.
  • the straightening roller 133 straightens the casting bar 122, and the upper surface grinder and the edge cutter 134 grind the foreign matter or segregation surface of the upper surface to the casting bar 122, and the segregation portion and the water surface of the edge (wrinkle, cold) Remove the Shut part.
  • the casting bar cooling device 136 maintains the temperature of the casting bar continuously supplied to the continuous extruder at 300-400 ° C. to maintain the quality of the extruded product (microstructure, surface quality) and to prevent overheating of the extrusion wheel. Maintain proper rotation speed of wheels to prevent productivity loss.
  • 9 is a view for explaining the operation of the extruder 140 according to the present invention.
  • the extruder 140 is for continuously extruding the forging extruded material by continuously charging the casting bar 122 provided directly from the continuous casting machine 120, an extrusion wheel (141), A coining roller 142, a shoe 143, an abutment 144, and an extrusion die 145.
  • the extruder 140 is asymmetrically rolled by a press roller 142 that pushes the casting bar 122 to the extrusion wheel 141 at the inlet side, and the groove of the extrusion wheel 141 is rotated by the rotation of the extrusion wheel 141.
  • the casting structure 122a is changed into a completely fine processing structure 146a, thereby showing excellent workability.
  • the casting bar is continuously charged into the extruder 140 without interruption by continuous casting, it is possible to produce a forging extruded material having a wider cross section S2 of the extrusion bar 146 than the cross section S1 of the casting bar 122. Done.
  • the outlet 145a of the extrusion die 145 it is possible to continuously produce a variety of forging extruded materials such as rods (wires), molds, tubes, etc. in a cross section wider than the cross section of the casting bar.
  • Extruder 140 in the present invention can be configured as a conforming machine (conform machine) of the extrusion wheel diameter 550mm, the maximum line speed 30mpm.
  • the extruder 140 is capable of extruding a high pressure ejection ratio (maximum 200: 1) and is capable of expanding a product cross-sectional area of up to 30 times or more than a raw material input cross-sectional area.
  • a 1800 mm 2 continuous cast bar with a cross-sectional area of at least 25 times the diameter of an aluminum wire of 9.5 mm (cross section 70.85 mm 2 ) can cover most common extruded products.
  • the oxides generated during extrusion are continuously discharged from the bottom of the extrusion wheel past the chamber between the extrusion wheel and the upper block in the form of fins (147, Scrap, Flash, Level 3-8%) to prevent oxides from entering the product. .
  • the aluminum alloy 2014 solidifies slowly with a temperature range difference of 130 ° C between the liquidus temperature of 638 ° C and the solidus temperature of 507 ° C. Therefore, in a condition that maximizes the cooling capacity, the rotation speed of the casting wheel 124 is relatively slowest and the amount of cooling water injection is set to the maximum.
  • the temperature of the 2014 aluminum alloy casting bar 122 charged in the extruder 140 is controlled to 300 ⁇ 400 °C.
  • the extruded bar 146 for aluminum alloy forging 2014 is used for mechanical structures and for defense equipment.
  • Aluminum alloy (4032) The molten aluminum alloy melted in the reflector 112 at 620 ⁇ 670 °C and maintained at a casting injection temperature of 600 ⁇ 630 °C in the holding furnace 114 through a continuous casting machine 116 Inject in 120.
  • the casting wheel 124 of the continuous casting machine 120 is rotated at 1.5-1.9 rpm, the cooling water injection conditions are set to A section 2-4 injection amount, B section 5-8 injection amount, C and D sections 8-10 injection amount .
  • the aluminum alloy 4032 solidifies rapidly with a temperature range difference of 40 ° C between the liquidus temperature of 571 ° C and the solidus temperature of 532 ° C. Therefore, the rotation speed of the casting wheel 124 is set faster than in the case of 2014 aluminum alloy and the cooling water injection amount is set higher than in the case of pure aluminum.
  • the temperature of the 4032 aluminum alloy casting bar 122 charged into the extruder 140 is controlled to 300 ⁇ 400 °C.
  • the extrusion bar 146 for forging 4032 aluminum alloy is used as an automobile air conditioner compressor piston, swish plate, manifold, socket plate, and the like.
  • the aluminum alloy 6061 is melted in the reflector 112 at 690-740 ° C. and the molten aluminum alloy melted at the casting injection temperature at 670-700 ° C. in the holding furnace 114 through the pouring machine 116.
  • Inject in 120 The casting wheel 124 of the continuous casting machine 120 is rotated at 1.4 ⁇ 1.8 rpm and the cooling water injection conditions are set to A section 2-4 injection amount, B section 5-8 injection amount, C and D sections 8-10 injection amount.
  • the aluminum alloy 6061 is solidified at a medium speed with a temperature range difference of 70 ° C between the liquidus temperature 652 ° C and the solidus temperature 582 ° C. Therefore, the rotational speed of the casting wheel 124 is set to the intermediate condition in the case of the 2014 alloy and the case of the 4032 alloy and the cooling water injection amount is set to be the same as the 4032 alloy.
  • the temperature of the 6061 aluminum alloy casting bar 122 charged in the extruder 140 is controlled to 300 ⁇ 400 °C.
  • the extrusion bar 146 for 6061 aluminum alloy forging is used as a control arm, a low arm, a plug, a parking brake reducer, a brake compressor piston, an automobile air conditioner compressor piston of an automobile steering system, and the like.
  • Magnesium Alloy (AZ31) Continuous casting machine through molten metal 116 with molten aluminum alloy melted in the reflector 112 at 680 ⁇ 730 °C and maintained at the casting injection temperature at 650 ⁇ 700 °C in the holding furnace 114. Inject in 120.
  • the casting wheel 124 of the continuous casting machine 120 is rotated at 1.8 to 2.4 rpm, and the conditions are set to the same conditions as that of pure aluminum.
  • Magnesium alloy (AZ31) solidifies to 60 ° C as fast as the temperature range difference between liquidus temperature 630 ° C and solidus temperature 570 ° C (specific heat is 75% of aluminum at the same volume, and latent heat of fusion is 60%). Therefore, the rotational speed of the casting wheel 124 is faster than in the case of 6061 alloy and slower than in the case of pure aluminum, and the cooling water injection amount is set to be the same as in the case of pure aluminum.
  • the temperature of the magnesium alloy (AZ31) casting bar 122 charged in the extruder 140 is controlled to 300 ⁇ 400 °C.
  • Pure aluminum 1070 Continuous casting machine through molten metal 116 with pure aluminum molten metal melted in the reflector 112 at 700 ⁇ 750 °C and maintained at the casting injection temperature at 680 ⁇ 710 °C in the holding furnace 114 Inject in 120.
  • the casting wheel 124 of the continuous casting machine 120 rotates at the fastest speed of 2.7-3.2 rpm, and the coolant spraying conditions are set to the A-level 1 to 3 injection amount, the B section 4 to 6 injection amount, and the C and D sections 7 to 9 injection amount. do.
  • the pure aluminum 1080 solidifies quickly within a temperature range difference of 10 ° C between the liquidus temperature 657 ° C and the solidus temperature 646 ° C. Therefore, the rotation speed of the casting wheel 124 is the fastest and the coolant injection amount is set to the minimum.
  • the temperature of the net aluminum casting bar 122 charged into the extruder 140 is controlled to 300 ⁇ 400 °C.
  • Table 1 shows examples of interlocking process conditions for continuous casting and continuous extrusion.
  • the rotation speed of the casting wheel and the rotation speed of the extrusion wheel are adjusted to match the speed setting of the casting bar.
  • the 30-hour process time of the forging extrusion production method is billet manufacturing process: melting / alloy (5h)-casting (2h)-heat treatment (homogeneous 12h)-cooling (6h)-cutting packaging (1h), and extrusion material manufacturing process: Billet heating (1h)-extrusion-cutting packaging was calculated as the total process time of 26 hours, process waiting time 4 hours in total 8 steps.
  • process time of continuous / rolled wire (rod, coil) production method for forging is wire rod manufacturing: melting / alloy (5h) -continuous casting-continuous rolling-winding (-heat treatment (homogeneous 6h))-cooling (3h ) 4 (8) steps of packaging (faceting (1h)) was calculated as the net process time 5 (15) hours, standby time 2 hours.
  • process time of the continuous casting / continuous extrusion production method of the present invention is a four-step process of molten alloy (5h)-continuous casting-continuous extrusion-cutting / winding / (calibration) / packaging (1h), net processing time 6 hours, The waiting time was calculated as zero.
  • the present invention can drastically reduce the number of processes and reduce the overall process cost by 40%, reduce the number of processes by 60%, reduce the process time by 60%, and reduce the cost of plant equipment. Can save around%.
  • energy consumption can be reduced by more than 40% by eliminating billet and wire heat treatment, cooling, cutting and reheating.
  • the casting bar of the continuous casting machine has an extremely thin thickness of the oxide film on the surface and there is no surface contamination so that the casting bar can be directly loaded into the extruder without a separate washing process, thereby reducing equipment investment and management costs due to the removal of the cleaning equipment. .
  • it can reduce the facility investment cost, management cost and environmental pollution sharing cost for the management of washing liquid (chemical treatment agent such as caustic soda) and washing water required for washing.
  • the continuous casting machine can be configured in a four-roll system, not a two-roll system.
  • FIG 11 shows another embodiment of a continuous casting machine according to the present invention.
  • the continuous casting machine 170 of another embodiment is for continuously casting a molten metal supplied from the molten metal forming part through a casting wheel to produce a casting bar maintaining a continuous extruder charging temperature.
  • Continuous casting machine 170 may vary the mold length of the casting bar according to the metal solidification characteristics.
  • the casting wheel 174 may be rotationally driven at a casting bar 172 production speed of 2.5 to 3.5 MT per hour.
  • a casting groove 174a having a trapezoidal cross section is formed on the outer circumferential surface of the casting wheel 174.
  • the cross-sectional area of the casting groove here can be, for example, 1,800 mm 2 .
  • the opening of the casting groove 174a is blocked by the steel belt 176 in close contact with the outer circumferential surface of the casting wheel 174.
  • the molten metal from the pouring machine 116 flows into the casting groove 174a into which the opening is blocked by the steel belt 176 by the rotation of the casting wheel 174.
  • the steel belt 176 is interviewed with a part of the outer circumferential surface of the casting wheel to cover the opening of the casting groove to form a casting mold, and is preferably 0-9 o'clock of the casting wheel 174 by the steel belt support 128. It is in close contact with the outer circumferential surface of the casting wheel 174 starting from the 0.5 o'clock direction and clockwise to the 8.5 o'clock direction.
  • the steel belt support 178 is used to variably adjust the interview length of the steel belt and the casting wheel.
  • the first roller 178a for interviewing the steel belt at the molten metal injection position of the casting wheel, and casting the steel belt to the casting wheel.
  • the steel belt is pressed toward the casting groove of the casting wheel in combination with the second roller 178d for interviewing the bar pulled out position, the third roller 178c for guiding the steel belt, and the first to third rollers.
  • a fourth roller 178b for adjusting the tension to be interviewed.
  • the second roller 178d is moved in multiple stages within a certain range of the rotation axis position in order to change the casting bar withdrawal position of the casting wheel.
  • the second roller 178d is moved in multiple stages so that the casting bar withdrawal position of the casting wheel is varied between 6 o'clock and 9 o'clock with respect to the rotation axis of the casting wheel.
  • the second roller 178d is moved in the direction of extending the mold length of the casting bar in order to increase the solidification time as the difference between the liquidus line and the solidus line of the metal increases.
  • the roller 178a is for keeping the steel belt 176 in close contact with the molten metal introduction position P0.
  • the roller 178a is coupled to one end of the rotating rod 178a-2.
  • the other end of the rotary rod (178a-2) is coupled to the pneumatic cylinder (178a-3).
  • the central portion of the rotating rod 178a-2 is rotatably coupled to the fixed shaft 178a-1. Therefore, when the piston of the pneumatic cylinder (178a-3) is raised, the roller 178a located in the opposite direction to the other end of the rotary rod (178a-2) is more in close contact with the outer peripheral surface of the casting wheel (174).
  • the roller 178b is positioned between the roller 178a and the roller 178c to adjust the tension of the steel belt 176 while being moved left and right by the pneumatic cylinder.
  • the roller 178c guides the steel belt 176 in a fixed position.
  • the roller 178d is movably positioned vertically above the roller 178c to variably adjust a section in which the steel belt 176 is in close contact with the casting wheel 174.
  • the steel belt 176 is in close contact with the outer circumferential surface of the casting wheel 174 at the contact point P0 of the roller 178a and the casting wheel 174, and the roller 178d, the roller 178c, the roller 178b, and the roller ( 178a) to form a circulation belt structure.
  • the close contact section of the steel belt 176 is P0 to P1 (0.5 to 7.2 hours).
  • the close contact section of the steel belt 176 is P0 to P2 (0.5 to 7.7 hours).
  • the close contact section of the steel belt 176 is P0 to P3 (0.5 to 8.5 hours).
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a coupling state between the casting wheel 174 and the cooling water supply 179 of FIG. 11, and FIG. 13 is a view for explaining a divided section of the cooling water supply 179 of FIG. 11.
  • the cooling water supplier 179 is disposed in the mold length direction of the casting bar and divided into a plurality of sections corresponding to the mold length, and the cooling water is different for each divided section.
  • the injection rate combination is controlled. Coolant injection rate combinations are combined differently depending on the solidification properties of the cast metal.
  • the cooling water supply 179 includes four nozzles 179a, 179b, 179c, and 179d formed of different pipes. Cooling water supply nozzle 179a is a plurality of nozzles over a time interval of 1.2 to 8.5 hours clockwise to spray the cooling water toward the steel belt in the outer position facing the opening of the casting groove 174a of the casting wheel 174 Is installed.
  • Each of the coolant supply nozzles 179b and 179d is installed to face the left and right sides of the casting wheel 174 so that a plurality of nozzles are provided at a time range from 1.2 to 8.5 hours in a clockwise direction to spray the coolant to the left and right sides of the casting wheel 174.
  • the cooling water supply nozzle 179c is installed to face the inner surface of the casting wheel 174 so that a plurality of nozzles are provided at regular intervals from 1.2 o'clock to 12 o'clock in the clockwise direction to spray the coolant to the inner surface of the casting wheel 174. Is installed.
  • the coolant supply nozzles 179a, 179b, 179c, and 179d have four sections, that is, section A (1.2H to 3.2H), section B (3.2H to 5.2H), and section C (5.2H to 7.2H), divided into D section (7.2H ⁇ 8.5H).
  • D section (7.2H ⁇ 8.5H) is divided into two variable sections D2 (7.2H ⁇ 7.7H), D1 (7.7H ⁇ 8.5H) according to the type of metal alloy to be cast.
  • Up, down, left and right sections and four sections, that is, 16 cooling sections are divided into separate pipes, and fine adjustment is possible by using a valve and a flow meter that can adjust the amount of cooling water.
  • the cooling water injection amount for each section is finely controlled in multiple stages such as 1/4, 1/3, 1/2, 2/3, 1/1 by adjusting the nozzle opening and closing degree.
  • the cooling control step can finely control the solidification temperature conditions for a total of 16 sections by the up, down, left, right and four divisions.
  • the casting die length is three kinds of L1 (P0 to P1), L2 (P0 to P2), and L3 (P0 to P3). It can vary in length.
  • the casting die length is set longer as the difference between the liquidus line and the solidus line of the metal alloy becomes larger. That is, the greater the difference between the liquidus and the solidus, the longer the solidification time of the molten metal is and the longer the die length is set.
  • the D coolant supply section is also variably controlled to zero, D2 section or D2 + D1 section to correspond to the casting die length.
  • the solidification section in order to expand the management range of the solidification time of the casting bar, is increased by about 50% of the mold cooling section compared to the conventional continuous casting machine, and is configured to variably adjust the cooling section according to the solidification characteristics of each casting wheel. It is not necessary to lengthen the solidification time by lowering the speed of rotation, so productivity can be expected to be improved.
  • the solidification rate is longer than that of pure aluminum, and it has a thick type of thickening (Mush type). Therefore, if it is twisted in the state that it is not completely solidified, cracking easily occurs.
  • the four-roll continuous casting machine 170 of the present invention is formed by a four-roll structure in which the casting bar drawn out from the two-roll continuous casting machine tends to be cracked due to twisting, so that the casting bar is not affected by the steel belt when drawing out. Withdrawal is possible immediately, without twisting the cast bar can be prevented.
  • the molten metal supplied to the casting groove 174a is solidified while being moved clockwise through the groove by the rotation of the casting wheel 174.
  • the solidified casting bar 172 is separated from the casting wheel 174 at 9 o'clock and drawn out above the pouring machine 116 to maintain the temperature of 400 to 550 ° C., and then through the casting bar processor 130, which is the next process, to the extruder. Continuously supplied to 140.
  • the present invention can continuously produce the high-strength aluminum alloy forging extruded material according to the light weight of the vehicle with a minimum number of processes, thereby improving the productivity of the high-strength forging extruded material for automobile parts, and provides energy-saving and environmentally friendly production equipment.

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Abstract

본 발명의 제조장치는 금속 지금을 용융시켜서 원하는 합금조성의 용탕을 형성하기 위한 용탕 형성부와, 용탕 형성부로부터 공급된 용탕을 주조 휠을 통해 연속 주조하여 연속 압출기 장입온도를 유지한 주조 바를 생산하기 위한 연속 주조기와, 연속 주조기로부터 직접 제공된 주조 바를 연속적으로 장입하여 단조용 압출 재(봉재/선재/형재)를 연속적으로 압출하는 연속압출기를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 자동차 경량화에 따른 고강도 알루미늄 합금 단조용 압출재를 최소 공정 수로 연속 생산이 가능하므로 자동차 부품용 고강도 단조용 압출재의 생산성을 향상시킬 수 있고, 에너지 절감 및 환경 친화적인 생산설비를 제공한다.

Description

단조용 압출재의 제조방법 및 장치
본 발명은 단조용 압출재의 제조방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속주조공정과 연속압출공정을 결합함으로써 단속없이 단조용 압출재를 연속적으로 제조할 수 있는 제조방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 들어 심각한 환경오염과 자동차 수요의 급격한 증가에 따른 에너지 자원의 고갈로 인해 이미 선진국에서는 자동차 연비 및 배기가스의 규제를 한층 심하게 강화하고 있는 실정이어서 자동차 재료의 개발동기도 단순한 연비 향상이라는 수준을 넘어 환경규제에 따른 경쟁력 향상을 위한 새로운 기술개발이 자동차산업에서 절실히 요구되고 있다.
자동차 분야에서 경량화 재료로서 주로 알루미늄 주조품이 사용되고 있다. 알루미늄은 경량성과 함께 높은 열전도, 주조성과 가공성, 대량생산 및 표면의 미려함 등 많은 장점을 가지고 있지만 철강재료 보다 값이 비싸고 용접과 같은 접합성의 개선이 필요하며 강도가 떨어지는 단점이 있다.
자동차 단조용 부품들로는 조향장치의 컨트롤 암, 로우 암, 플러그, 주차 브레이크용 리듀서, 브레이크 압축기 피스톤, 자동차 에어컨 압축기 피스톤, 스웨시플레이트, 메니홀더, 소켓플레이트, 볼트 너트, 스크류 등이 있다.
이들 단조용 부품들은 고강도 알루미늄 합금으로 제조된 단조용 압출 봉재를 열간, 온간 또는 냉간 단조법에 의해 소성 가공하여 제조한다.
그러나 일반적으로, 알루미늄 합금 봉재, 형재 제조방법은 수평연속주조법과 빌렛 세경봉 주조법의 주조, 열처리, 면삭, 인발 등의 공정을 거치거나, 반 연속주조를 이용한 빌렛 주조, 압출 등의 공정을 거친 제품 제조가 주된 기술로 사용되고 있다.
이와 같이, 알루미늄 합금 봉재, 형재 제조공정은 알루미늄 빌렛 제조, 열처리, 가열, 면삭, 인발, 압출 등의 복잡하면서도 단속적인 공정으로 이루어지는 것으로, 빌렛 주조된 알루미늄은 열처리과정을 통해 열처리되고, 가열된 후 압출되거나, 수평연속 주조봉 이나 빌렛 세경봉 주조를 하여 열처리, 면삭, 인발 등을 하여 알루미늄 봉재, 형재를 제조하고 있다.
이러한 알루미늄 합금 봉재, 형재 제조공정은 빌렛 및 주조봉재 제조, 열처리, 면삭, 인발, 가열, 압출 등의 각 공정이 단속적으로 분리되어 있어, 각 공정으로 이동 또는 연결됨에 별도의 기타비용이 발생되고, 작업시간이 증가되어 작업효율이 저하되는 문제점이 있다.
상기와 같은, 문제점을 해소하기 위해, 연속주조 압연을 통해 알루미늄을 압연하는 기술은 있으나, 현재 국내에서 주로 연속주조압연은 합금이 아닌 순 알루미늄으로 이루어진 전선용 선재를 제조하는 기술로 한정되어 있다. 또한, 순 알루미늄으로만, 봉재를 제조할 경우, 강도의 문제점이 발생되어 사용할 수 없고, 합금으로 사용할 경우, 전선용 선재 이외의 용도가 개발되어 있지 않아 기타 산업용재의 생산은 미미한 국내 실정이다.
대한민국 공개특허 제10-2009-0069783호에는 "연속다단압연에 의한 알루미늄 합금 봉재 연속 제조장치"를 개시하고 있다.
도 1을 참조하면 연속다단압연에 의한 알루미늄 합금 봉재 연속 제조공정은 용융 주조부에서 제조된 봉형 주조 바를 5각형-4각형-3각형-원형으로 다단 압연하여 원재료의 직경 보다 작은 선재 및 세경봉을 제조한다.
따라서 연속다단압연에 의한 알루미늄 합금 봉재 연속 제조공정은 다단계의 압연을 통한 소성가공을 거치면서 표면의 주조조직을 미세가공조직으로 재구성되면서 기계적 강도가 증가된다.
그러나 주조 바를 바로 압연하기 때문에 중심부에는 주조조직이 남아 있어 냉간 단조 가공시 국부적으로 가공 균열이 발생될 수 있다.
또한 연속주조 압연방식은 원재료의 직경 보다 큰 직경을 가진 봉재를 제조할 수 없을 뿐만 아니라 진원도의 문제 때문에 직경 15mm 이하로 제한된다.
대한민국 공개특허 제10-2012-0004685호에는 "고속 열간 컨폼 압출공정"을 개시하고 있다.
도 2를 참조하면 컨폼 압출공정은 연속 공급이 가능한 알루미늄 코일을 압출처리온도까지 가열한 다음에 컨폼기에 밀어 넣어 다이 홈으로 연속 압출하기 때문에 봉재 내부까지 미세 가공조직을 얻을 수 있으므로 고강도의 제품을 생산할 수 있다.
그러나 원재료의 알루미늄 코일은 연속주조 압연법으로 생산된 직경 15mm 이하의 선재를 사용하므로 단면적이 큰 제품 생산에는 적용할 수 없어 단위 생산량이 작은 파이프, 튜브 류가 주요 제품들이다.
연속 압출 공정 전에 가열하기 위하여 예열기를 설치하여야 하고 상온에서 400~500℃의 예열온도까지 가열하여야 하기 때문에 많은 에너지 소모가 발생되고 이로 인한 생산원가의 상승이 불가피하다.
또한 선재 표면의 산화피막과 오염물질을 제거하기 위하여 가열공정 전에 세척공정이 필요하다. 이러한 세척공정에서는 스틸 와이어 브러쉬와 세척액 처리를 하므로 유지 관리에 어려움이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 직경 10mm 이상의 단조용 압출재(봉재/선재/형재)를 연속적으로 제조 생산할 수 있는 단조용 압출재의 제조방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 연속주조공정과 연속압출공정을 결합함으로써 높은 생산성과 제품 회수율을 획득할 수 있는 단조용 압출재의 제조방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 연속주조공정과 연속압출공정을 결합함으로써 공정수를 대폭 줄임으로써 설비투자비 및 유지 관리비를 대폭 절감할 수 있는 단조용 압출재의 제조방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 연속주조공정의 응고조건을 미세 관리함으로써 주조 바의 균열발생을 억제할 수 있는 단조용 압출재의 제조방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 연속주조공정의 주조 바 생산속도에 따라 연동하여 연속압출공정의 압출속도를 제어할 수 있는 단조용 압출재의 제조방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제조방법은 금속용탕으로부터 연속 주조되는 주조 바를 연속으로 직접 압출하여 가공조직을 갖는 단조용 압출재를 제조하는 방법으로서, 주조 바를 압출기로 장입 전 단조용 압출재 제조에 필요한 일정 온도로 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 장입 전 단조용 압출재 제조에 필요한 일정 온도로 냉각시키는 단계는 연속 주조시 주조 바의 응고 시간을 조정하기 위하여 주조 금형의 길이 방향을 따라 냉각수 분사구간을 다단계로 분할하고 각 분할 구간 별로 금속의 응고 특성에 따라 냉각수 분사량 및 분사형태를 다르게 조합시키는 것에 의해 달성될 수 있다.
여기서 연속 주조의 금형의 위치별로 냉각수 배관에 분사형태와 분사량을 달리하는 각기 다른 형태의 3~4종을 분사노즐을 장착하여, 금속의 응고 특성에 따라 냉각수량과 분사형태를 가변시킬 수 있다. 특히 금속의 응고 특성에 따라 가변되는 냉각수량은 금속의 액상선과 고상선의 차이가 클수록 많게 조정되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 연속 주조시 상기 주조 바의 응고 시간을 조정하기 위하여 연속 주조의 금형의 길이 방향을 따라 냉각수 분사구간을 다단계로 분할하고 각 분할 구간 별로 금속의 응고 특성에 따라 냉각수 분사량과 분사형태를 다르게 조합할 수 있다.
본 발명에서 압출기 장입온도는 300~400℃인 것이 바람직하다.
본 발명에서 금속은 알루미늄합금 또는 마그네슘 합금 중 어느 하나일 수 있다.
*본 발명에서 단조용 압출재는 봉재/선재/형재 등의 형태로 자동차용 고강도 부품의 단조용 압출재일 수 있다.
본 발명의 제조장치는 금속 지금을 용융시켜 합금한 용탕을 형성하기 위한 용탕 형성부와, 용탕 형성부에서 형성된 용탕을 주조 휠을 통해 연속 배출하여 주조 바를 제조하는 연속 주조기와, 연속 주조기에서 제조된 주조 바를 압출기 장입 온도로 냉각시키기 위한 냉각기와, 냉각기에서 냉각된 주조 바를 연속으로 직접 장입하여 단조용 압출재를 압출하는 압출기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 연속 주조기는 금속 응고 특성에 따라 주조 바의 냉각조건을 가변시킬 수 있다. 여기서 연속 주조기는 용탕이 주입되는 주조 홈이 외주면에 형성된 주조 휠과, 주조 휠의 외주면의 일부에 면접되어 주조 홈의 개구부를 덮어서 주조 금형을 형성하기 위한 강철 벨트와, 주조 휠의 주변에 설치되어 주조 휠에 냉각수를 분사하기 위한 냉각수 공급기와, 강철벨트와 주조 휠의 면접 길이를 가변 조정하기 위한 강철 벨트 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에서 강철 벨트 지지부는 강철벨트를 상기 주조 휠의 용탕 주입위치에 면접시키기 위한 제1롤러와 제1롤러와 조합하여 강철 벨트가 주조 휠의 주조 홈을 향하여 가압 면접되게 텐션을 조절하기 위한 제2롤러를 구비할 수 있다.
여기서 냉각수 공급기는 주조 바의 금형 길이 방향으로 배치되고 금형 길이에 대응하여 복수 구간으로 분할되고, 각 분할 구간 별로 서로 다르게 냉각수 분사량 및 분사형태의 조합으로 제어되는 것이 바람직하다. 여기서 냉각수 분사량 조합은 주조 금속의 응고 특성에 따라 다르게 조합될 것이다.
본 발명의 다른 실시 예에서 연속 주조기는 금속 응고 특성에 따라 주조 바의 금형 길이를 가변시킬 수 있다. 여기서 강철 벨트 지지부는 강철벨트를 상기 주조 휠의 용탕 주입위치에 면접시키기 위한 제1롤러와, 강철 벨트를 주조 휠의 주조 바 인출 위치에 면접시키기 위한 제2롤러와, 강철 벨트를 가이드 하기 위한 제3롤러와, 제1롤러 내지 제3롤러와 조합하여 강철 벨트가 주조 휠의 주조 홈을 향하여 가압 면접되게 텐션을 조절하기 위한 제4롤러를 포함할 수 있다. 여기서 제2롤러는 주조 휠의 주조 바 인출 위치를 가변시키기 위하여 회전 축 위치가 일정 범위 내에서 다단계로 이동 가능하다. 구체적으로 제2롤러는 주조 휠의 주조 바 인출 위치가 주조 휠의 회전축을 중심으로 6시~9시 사이에서 가변되도록 회전 축 위치가 다단계로 이동될 수 있다. 또한 제2롤러는 금속의 액상선과 고상선의 차이가 클수록 응고시간을 길게 하기 위하여 주조 바의 금형 길이를 확장하는 방향으로 이동될 수 있다.
본 발명에서 냉각수 공급기는 주조 바의 금형 길이 방향으로 배치되고 상기 금형 길이에 대응하여 복수 구간으로 분할되고, 각 분할 구간 별로 서로 다르게 냉각수 분사량과 분사형태를 조합하여 제어되는 것이 바람직하다. 여기서 냉각수 분사량 조합은 주조 금속의 응고 특성에 따라 다르게 조합되는 것이 좋다.
본 발명에서 용탕 형성부는 금속 지금을 용융하여 원하는 합금조성을 조정하는 반사로와, 반사로부터 용탕을 공급받아 용탕을 주조 주입온도로 유지하기 위한 홀딩로(전자교반기:Magnetic Stirrer포함)로부터 용탕을 연속 주조기에 주입하고, 용탕 출구 측에 산화피막의 주입을 방지하기 위한 댐이 설치된 주탕기를 포함할 수 있다.
본 발명에서 압출기는 고압출비로 장입되는 주조 바의 단면적 보다 더 넓은 단면적을 가진 압출 바를 압출할 수 있는 장점이 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시 예들에 따른 본 발명은 연속 주조 공정과 연속 압출 공정을 융합함으로써 연속 생산이 가능하면서도 심부까지 가공조직으로 변화되어 우수한 가공성을 가진 고강도 단조용 압출재의 생산이 가능하다.
또한 본 발명은 연속 주조 및 연속 압출로 주조 바의 단면적 보다 넓은 단면적을 가진 압출 바를 연속 생산할 수 있으므로 일반 압출재까지 생산가능 제품범위를 확대시킬 수 있다.
또한 본 발명은 연속 주조 공정과 연속 압출 공정을 융합함으로써 공정수를 최소화하여 시설투자비 및 유지 관리비를 대폭 줄일 수 있으며, 에너지를 대폭적으로 절감시킬 수 있고 친환경적이다.
다만, 본 발명의 효과는 상기에서 언급된 효과로 제한되는 것은 아니며, 상기에서 언급되지 않은 다른 효과들은 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 연속 주조 압연공정을 설명하기 위한 도면.
도 2는 종래의 연속 압출 공정을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 의한 바람직한 일실시예인 연속주조/연속압출공정에 의한 단조용 금속 압출재의 연속제조장치의 설비 구성도.
도 4는 도 3의 주탕기(116)의 바람직한 일실시예의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 3의 연속 주조기(120)의 본 발명에 의한 바람직한 일실시예의 구성도.
도 6은 도 5의 주조 휠(124)과 냉각수 공급기(129)의 결합상태를 설명하기 위한 단면도.
도 7은 도 5의 냉각수 공급기(129)의 분할구간을 설명하기 위한 도면.
도 8은 도 3의 주조 바 처리기(130)의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명에 의한 연속압출기(140)의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 10은 연속압출기(140)에서 압출되는 압출 바의 단면 조직을 나타낸 도면.
도 11은 도 3의 연속 주조기의 본 발명에 의한 바람직한 다른 실시예의 구성도.
도 12는 도 11의 주조 휠(174)과 냉각수 공급기(179)의 결합상태를 설명하기 위한 단면도.
도 13은 도 11의 냉각수 공급기(179)의 분할구간을 설명하기 위한 도면.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명에 의한 바람직한 일실시예인 연속주조/연속압출공정에 의한 단조용 금속 압출재의 연속제조장치의 설비 구성도를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제조장치(100)는 용탕 형성부(110), 연속 주조기(120), 주조 바 처리기(130), 압출기(140), 냉각기(150) 및 교정/절단/권취 및 포장부(160)를 포함한다.
용탕 형성부(110)는 금속 지금을 용융시켜서 원하는 합금조성의 용탕을 형성하기 위한 것으로 반사로(112), 홀딩로(114), 주탕기(또는 래들)(116)를 포함한다.
반사로(112)는 지금 20MT(Metric ton)을 용해시키는 용량을 가지는 것이 좋다. 홀딩로(114)는 반사로(112)로부터 용해된 용탕을 제1탕도(113)를 통해 공급받아 연속 주조기에 주입되는 용탕을 소정 온도로 유지하고, 합금성분이 비중 차이에 의한 불균일을 방지하기 위한 전자교반기(Magnetic Stirrer)를 갖춘 것으로 연속 생산 공정을 위하여 용량 10MT 사이즈의 2세트로 구성될 수 있다. 제1탕도(113)와 홀딩로(114)의 주입구 사이에 슬래그를 제거하기 위한 슬래그(slag) 베셀(vessel)이 구비될 수 있다. 홀딩로(114)의 용탕은 제2탕도(115)를 통해 주탕기(116)에 공급된다. 제2탕도(115)와 주탕기(116) 사이에 탈가스화기(GBF: Gas Bubbling Filter)와 세라믹 필터(Ceramic Filter)를 구비할 수 있다.
도 4는 도 3의 주탕기(116)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 주탕기(116)는 용탕 주입실(116a), 안정실(116b), 스파우트(116c)를 포함한다. 용탕 주입실(116a)과 안정실(116b) 사이에 형성된 좁은 게이트(116d)를 통해 용탕 주입실(116a)에 공급된 용탕이 안정되게 안정실(116b)로 주입된다. 안정실(116b)과 스파우트(116c)의 경계면에는 용탕에 예컨대 15mm 정도 잠기게 댐(116f)이 설치되어 용탕 표면의 산화막(116e)의 주조 홈 주입을 방지한다.
따라서 용탕 수면(116g) 위의 산화막 등의 불순물은 댐(116f)에 의해 차단되고 순수한 금속 용탕만 스파우트(116c)로 공급되게 된다. 스파우트(116c)는 용탕입구 보다 용탕 출구가 용탕주입 방법에 따라 수평 및 하방으로 기울어지도록 경사구조를 가진다. 따라서 주입된 용탕은 주조 휠의 회전에 의하여 주조 홈으로 유입된다.
도 5는 도 3의 연속 주조기(120)의 본 발명에 의한 바람직한 일실시예의 구성을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 연속 주조기(CCM: Continuous Casting Machine)(120)는 용탕 형성부로부터 공급된 용탕을 주조 휠을 통해 연속 주조하여 연속 압출기 장입온도를 유지한 주조 바를 생산하기 위한 것으로 예컨대 직경 2M의 주조 휠(124), 강철벨트(126), 강철벨트 지지부(128), 냉각수 공급기(129)를 포함한다. 연속 주조기(120)는 금속 응고 특성에 따라 주조 바의 금형 길이를 가변시킬 수 있다.
주조 휠(124)은 시간당 2.5~3.5MT의 주조 바(122) 생산 속도로 회전 운전될 수 있다. 주조 휠(124)의 외주면에는 사다리꼴 단면을 가진 주조 홈(124a)이 형성된다. 여기서 주조 홈의 단면적은 예컨대 1,800mm2일 수 있다. 주조 홈(124a)의 개구부는 주조 휠(124)의 외주면에 밀착되는 강철벨트(126)에 의해 차단된다. 주탕기(116)로부터 용탕이 강철 벨트(126)로 개구부가 차단된 주조 홈(124a)으로 주조 휠(124)의 회전에 의하여 유입된다.
강철 벨트(126)는 주조 휠의 외주면의 일부에 면접되어 주조 홈의 개구부를 덮어서 주조 금형을 형성하기 위한 것으로 강철벨트 지지부(128)에 의해 주조 휠(124)의 0~8시 방향부터 시작해서 시계방향으로 7.5시 방향까지 주조 휠(124)의 외주면에 밀착된다.
강철 벨트 지지부(128)는 강철벨트와 주조 휠의 면접 길이를 가변 조정하기 위한 것으로, 강철벨트를 주조 휠의 용탕 주입위치에 면접시키기 위한 제1롤러(128a)와, 강철 벨트가 주조 휠의 주조 홈을 향하여 가압 면접되게 텐션을 조절하기 위한 제2롤러(128b)를 포함한다.
제1롤러(128a)는 용탕 도입부 위치(P0)에 강철 벨트(126)가 밀착되게 유지시켜주기 위한 것이다. 제1롤러(128a)는 회전 로드(128a-2)의 일단에 결합된다. 회전 로드(128a-2)의 타단에는 공압 실린더(128a-3)가 결합된다. 회전로드(128a-2)의 중앙부는 고정축(128a-1)에 회전 가능하게 결합된다. 따라서 공압실린더(128a-3)의 피스톤이 상승하게 되면 회전 로드(128a-2)의 타단과 반대 방향에 위치한 롤러(128a)는 주조 휠(124)의 외주면에 더욱 밀착되게 된다.
제2롤러(128b)는 공압 실린더(128b-1)에 의해 수평 방향으로 이동되면서 강철벨트(126)의 텐션을 조절한다.
따라서 강철벨트(126)는 롤러(128a)와 주조 휠(124)의 접점(P0)에서 주조 휠(124)의 외주면에 밀착되고 감겨서 순환 벨트 구조를 형성한다.
도 6은 도 5의 주조 휠(124)과 냉각수 공급기(129)의 결합상태를 나타낸 단면도이고, 도 7은 도 5의 냉각수 공급기(129)의 분할 구간을 설명하기 위한 도면이이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 주조 휠(124)을 냉각시키기 위하여 사방에 냉각수 공급기(129)는 주조 바의 금형 길이 방향으로 배치되며 복수 구간으로 분할되고, 각 분할 구간 별로 서로 다르게 냉각수 분사량 조합이 제어된다. 냉각수 분사량 조합은 주조 금속의 응고 특성에 따라 다르게 조합된다. 냉각수 공급기(129)는 서로 다른 배관으로 구성된 4개의 노즐(129a, 129b, 129c, 129d)을 포함한다. 냉각수 공급 노즐(129a)은 주조 휠(124)의 주조 홈(124a)의 개구부을 마주보는 외측 위치에서 강철벨트를 향하여 냉각수를 분사하도록 시계방향으로 1.5시~7.5시 구간에 걸쳐서 다수의 노즐들이 분사형태와 분사량에 따라 3개 구간(65도씩 A,B,C)으로 분할되어 설치된다. 냉각수 공급 노즐(129c)은 주조 휠(124)의 내측에서 주조 휠(124)을 향하여 냉각수를 분사하도록 시계방향으로 1.5시~12시 구간에 걸쳐서 설치된다. 냉각수 공급 노즐(129c)의 1.5시~7.5시 구간은 냉각수 공급 노즐(129a)와 동일하게 3개 구간으로 분할될 수 있다. 냉각수 공급 노즐들(129b, 129d) 각각은 주조 휠(124)의 좌우측을 마주 보게 설치되어 주조 휠(124)의 좌우측면에 냉각수를 분사하도록 시계방향으로 1.5시~7.5시 구간에 걸쳐서 다수의 노즐들이 2개 구간(96도 D 구간, 97도 E구간)으로 분할되어 설치된다.
따라서 주조 휠의 바깥쪽과 각각 안쪽 3구간, 주조 휠의 좌측면과 우측면 각각 2구간으로 10개의 냉각 구간을 각각 별도로의 배관으로 분할하고 각기 냉각수량과 분사형태을 조정할 수 있는 노즐을 장착하고, 밸브와 유량계를 사용하여 미세 조정이 가능하도록 한다. 그리고 각 구간별 냉각수 분사량은 10개의 자동조절 밸브와 10개의 유량계로 구성되어, 각 알루미늄 합금별 주조 작업(냉각조건) 방법이 PLC에 저장되어 자동(수동 작업도 가능)으로 연속 주조작업이 가능하다.
주조 휠에서 연속 주조는 금속 합금의 상태도에서 액상선과 고상선의 차가 클수록 냉각도를 크게 설정한다. 즉 액상선온도와 고상선온도의 차가 클수록 용탕의 응고시간이 길어짐에 따라 냉각수 공급 구간별로 냉각수량과 분사형태를 냉각도를 증대하도록 제어된다.
한편 특히 고강도 알루미늄 합금의 경우 순 알루미늄 보다 응고속도가 길고 걸쭉한 죽 형태(Mush type)의 응고특성을 가진다. 그러므로 완전 응고가 되지 않으면 쉽게 균열이 발생하게 된다.
따라서 주조 홈(124a)에 공급된 용탕은 주조 휠(124)의 회전에 의해 홈을 타고 시계방향으로 이동되면서 완전 응고가 되도록 제어된다. 응고된 주조 바(122)는 8시 방향에서 주조 휠(124)로부터 이탈되어 주탕기(116) 상방으로 인출되어 400~550℃ 온도를 유지한 채로 다음 공정인 주조 바 처리기(130)를 거쳐서 압출기(140)로 연속 공급되게 된다.
도 8은 도 3의 주조 바 처리기(130)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 주조 바 처리기(130)는 인입핀치롤러(131), 절단기(132), 교정롤러(133), 상면 면삭기 및 에지 커터기(134), 인출핀치롤러(135), 주조 바 냉각장치(136) 등을 포함할 수 있다. 절단기(132)는 주조 바(122)의 초기 불순물을 포함하는 구간을 제거하거나 중간에 오염된 구간 등을 제거할 때 사용된다. 교정롤러(133)는 주조 바(122)를 직선화시키고, 상면 면삭기 및 에지 커터기(134)는 주조 바(122)에 상면의 이물질이나 편석면을 면삭하고 에지의 편석부와 탕경(주름, Cold Shut)부분 등을 제거한다. 주조 바 냉각장치(136)는 연속압출기에 연속 공급되는 주조 바의 온도를 300~400℃로 일정하게 유지하여 연속압출 제품의 품질(미세균일조직, 표면품질) 유지와 압출 휠의 과열을 방지함으로써 휠의 회전속도를 적정하게 유지하여 생산성 저하를 방지한다.
도 9는 본 발명에 의한 압출기(140)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 압출기(140)는 연속 주조기(120)로부터 직접 제공된 주조 바(122)를 연속적으로 장입하여 단조용 압출재를 연속적으로 압출하기 위한 것으로, 압출 휠(extrusion wheel)(141), 압인 롤러(coining roller)(142), 슈(shoe)(143), 받침부(abutment)(144), 압출 다이(145)를 포함한다.
압출기(140)는 입구측에서 주조 바(122)를 압출 휠(141)에 밀어 넣는 압인 롤러(142)에 의해서 비대칭 압연이 되고 압출 휠(141)의 회전에 의해 압출 휠(141)의 홈(141a) 벽면과 상부 블록, 즉 슈(143) 사이에 강한 전단 마찰력이 발생한다. 따라서 주조 바(122)는 홈(141a)으로 압축되며 받침부(abutment)(144)를 향해 마찰력그립에 의해 이동된다. 그리고 홈(141a)을 따라 고압으로 유입되다가 받침부(144)에서 다이스 챔버(145b)로 들어갈 때 직각으로 꺽이는 심한 소성 변형과 마지막 압출 다이(145)에서 압출 가공이 일어나는 여러 단계의 강한 소성변형이 이루어지게 된다.
그러므로 도 10에 도시한 바와 같이 주조조직(122a)이 완전히 미세한 가공조직(146a)으로 변화되어 우수한 가공성을 나타낸다.
본 발명에서는 연속 주조에 의해 단속 없이 주조 바가 압출기(140)에 연속 장입되므로 주조 바(122)의 단면(S1)보다 압출 바(146)의 단면(S2)이 더 넓은 단조용 압출재의 생산이 가능하게 된다.
따라서 압출 다이(145)의 유출구(145a)의 형상에 따라 봉재(선재), 형재, 튜브 등의 다양한 단조용 압출재를 주조 바의 단면 보다 더 넓은 단면으로 연속 생산이 가능하다.
본 발명에서 압출기(140)는 압출 휠 직경 550mm, 최대선속 30mpm의 컨폼기(conform machine)로 구성할 수 있다.
본 발명에서 압출기(140)는 고압출비(최고 200:1)의 압출이 가능하고 원재료 투입 단면적 대비 최대 30배 이상의 제품 단면적 확대가 가능하다. 예컨대 단면적이 알루미늄 선재 직경9.5mm(단면적 70.85mm2) 대비 25배 이상 단면적이 증대 된 1800mm2 연속 주조 바를 사용하면 일반 압출 제품 대부분을 커버할 수 있다. 또한 압출 중에 발생되는 산화물들은 지느러미(147, Scrap, Flash, Level 3~8%)형태로 압출 휠과 상부 블록 사이로 챔버를 지나서 압출 휠 하부에서 연속적으로 배출하여, 산화물들이 제품에 혼입되는 것을 방지한다.
[실시예1]
알루미늄 합금(2014) 지금을 680~730℃로 반사로(112)에서 용해시키고 홀딩로(114)에서 660~690℃로 주조 주입온도로 유지시킨 알루미늄 합금 용탕을 주탕기(116)를 통해 연속 주조기(120)에 주입한다. 연속 주조기(120)의 주조 휠(124)은 1.2~1.7 rpm 으로 회전시키고 냉각수 분사 조건은 A 구간 2~5 분사량, B 구간~D 구간들 8~10 분사량으로 설정한다.
알루미늄 합금(2014)은 액상선 온도 638℃와 고상선 온도 507℃의 사이 온도범위 차가 130℃로 느리게 응고된다. 그러므로 냉각능을 최대화 할 수 있는 조건으로, 주조 휠(124)의 회전 속도는 상대적으로 가장 느리게 하고 냉각수 분사량은 최대로 세팅한다.
따라서 압출기(140)에 장입되는 2014 알루미늄 합금 주조 바(122)의 온도는 300~400℃로 제어한다.
2014 알루미늄 합금 단조용 압출 바(146)는 기계 구조용, 방산 장비용으로 사용된다.
[실시예2]
알루미늄 합금(4032) 지금을 620~670℃로 반사로(112)에서 용해시키고 홀딩로(114)에서 600~630℃로 주조 주입온도로 유지시킨 알루미늄 합금 용탕을 주탕기(116)를 통해 연속 주조기(120)에 주입한다. 연속 주조기(120)의 주조 휠(124)은 1.5~1.9 rpm 으로 회전시키고, 냉각수 분사 조건은 A 구간 2~4 분사량, B 구간 5~8분사량, C 및 D 구간들 8~10 분사량으로 설정한다.
알루미늄 합금(4032)은 액상선 온도 571℃와 고상선 온도 532℃의 사이 온도범위 차가 40℃로 빠르게 응고된다. 그러므로 주조 휠(124)의 회전 속도는 2014 알루미늄 합금의 경우 보다 빠르게 하고 냉각수 분사량은 순 알루미늄의 경우보다는 많게 세팅한다.
따라서 압출기(140)에 장입되는 4032 알루미늄 합금 주조 바(122)의 온도는 300~400℃로 제어한다.
4032 알루미늄 합금 단조용 압출 바(146)는 자동차 에어컨 압축기 피스톤, 스웨시 플레이트, 메니홀더, 소켓플레이트 등으로 사용된다.
[실시예3]
알루미늄 합금(6061) 지금을 690~740℃로 반사로(112)에서 용해시키고 홀딩로(114)에서 670~700℃로 주조 주입온도로 유지시킨 알루미늄 합금 용탕을 주탕기(116)를 통해 연속 주조기(120)에 주입한다. 연속 주조기(120)의 주조 휠(124)은 1.4~1.8 rpm 으로 회전시키고 냉각수 분사 조건은 A 구간 2~4 분사량, B 구간 5~8분사량, C 및 D 구간들 8~10 분사량으로 설정한다.
알루미늄 합금(6061)은 액상선 온도 652℃와 고상선 온도 582℃의 사이 온도범위 차가 70℃로 중간 속도로 응고된다. 그러므로 주조 휠(124)의 회전 속도는 2014 합금의 경우와 4032 합금의 경우의 중간 조건으로 하고 냉각수 분사량은 4032 합금과 동일하게 세팅한다.
따라서 압출기(140)에 장입되는 6061 알루미늄 합금 주조 바(122)의 온도는 300~400℃로 제어한다.
6061 알루미늄 합금 단조용 압출 바(146)는 자동차 조향장치의 컨트롤 암, 로우 암, 플러그, 주차 브레이크용 리듀서, 브레이크 압축기 피스톤, 자동차 에어컨 압축기 피스톤 등으로 사용된다.
[실시예4]
마그네슘 합금(AZ31) 지금을 680~730℃로 반사로(112)에서 용해시키고 홀딩로(114)에서 650~700℃로 주조 주입온도로 유지시킨 알루미늄 합금 용탕을 주탕기(116)를 통해 연속 주조기(120)에 주입한다. 연속 주조기(120)의 주조 휠(124)은 1.8~2.4 rpm 으로 회전시키고, 조건은 순 알루미늄의 조건과 동일한 조건으로 설정한다.
마그네슘 합금(AZ31)은 액상선 온도 630℃와 고상선 온도 570℃의 사이 온도범위 차가 60℃로 빠른 정도로 응고된다(비열은 동일 체적(Volume)시 알루미늄의 75%, 융해잠열은 60%). 그러므로 주조 휠(124)의 회전 속도는 6061합금의 경우 보다 빠르고 순 알루미늄의 경우 보다는 느리게 하고 냉각수 분사량은 순 알루미늄의 경우와 동일하게 세팅한다.
따라서 압출기(140)에 장입되는 마그네슘 합금(AZ31) 주조 바(122)의 온도는 300~400℃로 제어한다.
[비교예]
순 알루미늄(1070) 지금을 700~750℃로 반사로(112)에서 용해시키고 홀딩로(114)에서 680~710℃로 주조 주입온도로 유지시킨 순 알루미늄 용탕을 주탕기(116)를 통해 연속 주조기(120)에 주입한다. 연속 주조기(120)의 주조 휠(124)은 2.7~3.2 rpm 으로 가장 빠르게 회전시키고 냉각수 분사 조건은 A 구간 1~3 분사량, B 구간 4~6 분사량, C 및 D 구간들 7~9분사량으로 설정한다.
순 알루미늄(1080)은 액상선 온도 657℃와 고상선 온도 646℃의 사이의 온도범위 차가 10℃ 이내로 빨리 응고하게 된다. 그러므로 주조 휠(124)의 회전 속도는 가장 빠르게 하고 냉각수 분사량도 최소로 세팅한다.
압출기(140)에 장입되는 순 알루미늄 주조 바(122)의 온도는 300~400℃로 제어한다.
다음 < 표 1 > 은 연속주조 및 연속압출의 연동 공정조건 실시예를 나타낸다.
< 표 1 > 연속주조 및 연속압출의 연동 공정조건 실시예\
표 1
주조 바선속(MPM) 주조 휠회전수(RPM) 압출 휠회전수(RPM) 생산량(Ton/Hour) 비고
9 1.43 5.21 2.46 -주조 바 면삭량: 3%-연속 압출기지느러미 배출량: 3%
10 1.59 5.79 2.74
11 1.75 6.34 3.01
12 1.91 6.95 3.29
13 2.07 7.53 3.56
< 표 1 >에 나타난 바와 같이 주조 바의 선속 설정에 따라 주조 휠의 회전수와 압출 휠의 회전수가 매칭되도록 조정된다.
다음 < 표 2 > 는 단조용 알루미늄 소재 제조방식별로 월 1500톤 생산을 기준으로 상호 비교한 것이다.
< 표 2 > 단조용 알루미늄 소재 제조방식별 분석표(월 1500톤 생산기준)
표 2
소재구분 제조공정 공정시간 공정인원 수율 생산공정 설비투자(억) 비고
압출재 8 30 26 76 단속공정 100 빌렛+압출(3대)
세경봉 7 28 17 82 단속공정 75 빌렛 주조봉
선재 4(7) 5(17) 5(7) 99(91) 연속공정(+추가) 80 연속주조 압연
CC-CE 4 6 7 92 연속공정 50 연속주조 압출
여기서 단조용 압출재 생산방식의 30시간 공정시간은 빌렛제조공정 : 용해/합금(5h)-주조(2h)-열처리(균질12h)-냉각(6h)-절단포장(1h)과, 압출재 제조공정: 빌렛가열(1h) - 압출 - 절단 포장으로 총 8공정으로 순 공정시간 26시간, 공정 대기시간 4시간으로 산출하였다.
단조용 주조봉재(세경봉 빌렛) 생산방식의 28시간 공정시간은 세경봉 제조 : 용해/합금(5h)-주조(2h)-열처리(균질10h)-냉각(5h)-면삭(2h) - 교정/절단포장(1h)의 7공정으로 순 공정시간 24시간, 공정 대기시간 4시간으로 산출하였다.
단조용 연속/압연 선재(로드,코일) 생산방식의 5(17)공정시간은 선재제조: 용해/합금(5h)-연속주조-연속압연-권취(-열처리(균질6h))-냉각(3h)-포장(면삭(1h))의 4(8)공정으로 순 공정시간 5(15)시간, 대기시간 2시간으로 산출하였다.
본 발명의 연속주조/연속압출 생산방식의 6 공정시간은 용해 합금(5h) -연속주조-연속압출-절단/권취/(교정)/포장(1h)의 4공정으로 순 공정시간 6시간, 공정대기시간 0로 산출하였다.
상기 < 표 2 >에 나타난 바와 같이 본 발명은 공정수를 대폭적으로 줄일 수 있고 일괄생산체제로 공정비용 40% 내외 절감, 공정인원 60% 내외 축소, 공정시간 60% 내외 단축, 공장 설비투자비용 50% 내외 절감 효과를 얻을 수 있다.
또한 회수율 향상으로 10% 내외의 수율 향상이 가능하다.
또한 빌렛 및 선재 열처리, 냉각, 절단, 재가열 공정의 생략으로 에너지 사용량을 40%이상 절감시킬 수 있다.
본 발명에서는 연속주조기의 주조 바는 표면에 산화 피막의 두께가 극히 얇고 표면 오염이 없어 별도의 세척공정 없이 직접 압출기에 장입시킬 수 있으므로 세척장비 제거로 인한 설비투자비용 및 관리비용을 절감할 수 있다. 또한 세척시 소요되는 세척액(가성소다 등의 화학처리제)과 세척수의 관리를 위한 시설 투자비 및 관리비용과 환경오염 분담비 등을 절감할 수 있다.
상술한 본 발명의 일실시예의 제조장치에서 연속주조기는 2롤 방식이 아닌 4롤 방식으로 구성할 수 있다.
도 11은 본 발명에 의한 연속 주조기의 다른 실시예를 나타낸다.
도 11을 참조하면 다른 실시예의 연속 주조기(170)는 용탕 형성부로부터 공급된 용탕을 주조 휠을 통해 연속 주조하여 연속 압출기 장입온도를 유지한 주조 바를 생산하기 위한 것으로 예컨대 직경 2M의 주조 휠(174), 강철벨트(176), 강철벨트 지지부(178), 냉각수 공급기(179)를 포함한다.
연속 주조기(170)는 금속 응고 특성에 따라 주조 바의 금형 길이를 가변시킬 수 있다.
주조 휠(174)은 시간당 2.5~3.5MT의 주조 바(172) 생산 속도로 회전 운전될 수 있다. 주조 휠(174)의 외주면에는 사다리꼴 단면을 가진 주조 홈(174a)이 형성된다. 여기서 주조 홈의 단면적은 예컨대 1,800mm2일 수 있다. 주조 홈(174a)의 개구부는 주조 휠(174)의 외주면에 밀착되는 강철벨트(176)에 의해 차단된다. 주탕기(116)로부터 용탕이 강철 벨트(176)로 개구부가 차단된 주조 홈(174a)으로 주조 휠(174)의 회전에 의하여 유입된다.
강철 벨트(176)는 주조 휠의 외주면의 일부에 면접되어 주조 홈의 개구부를 덮어서 주조 금형을 형성하기 위한 것으로 강철벨트 지지부(128)에 의해 주조 휠(174)의 0~9시, 바람직하기로는 0.5시 방향부터 시작해서 시계방향으로 8.5시 방향까지 주조 휠(174)의 외주면에 밀착된다.
강철 벨트 지지부(178)는 강철벨트와 주조 휠의 면접 길이를 가변 조정하기 위한 것으로, 강철벨트를 주조 휠의 용탕 주입위치에 면접시키기 위한 제1롤러(178a)와, 강철 벨트를 주조 휠의 주조 바 인출 위치에 면접시키기 위한 제2롤러(178d)와, 강철 벨트를 가이드 하기 위한 제3롤러(178c)와, 제1롤러 내지 제3롤러와 조합하여 강철 벨트가 주조 휠의 주조 홈을 향하여 가압 면접되게 텐션을 조절하기 위한 제4롤러(178b)를 포함한다.
여기서 제2롤러(178d)는 주조 휠의 주조 바 인출 위치를 가변시키기 위하여 회전 축 위치가 일정 범위 내에서 다단계로 이동된다. 제2롤러(178d)는 주조 휠의 주조 바 인출 위치가 주조 휠의 회전축을 중심으로 6시~9시 사이에서 가변되도록 회전 축 위치가 다단계로 이동된다. 제2롤러(178d)는 금속의 액상선과 고상선의 차이가 클수록 응고시간을 길게 하기 위하여 주조 바의 금형 길이를 확장하는 방향으로 이동된다.
롤러(178a)는 용탕 도입부 위치(P0)에 강철 벨트(176)가 밀착되게 유지시켜주기 위한 것이다. 롤러(178a)는 회전 로드(178a-2)의 일단에 결합된다. 회전 로드(178a-2)의 타단에는 공압 실린더(178a-3)가 결합된다. 회전로드(178a-2)의 중앙부는 고정축(178a-1)에 회전 가능하게 결합된다. 따라서 공압실린더(178a-3)의 피스톤이 상승하게 되면 회전 로드(178a-2)의 타단과 반대 방향에 위치한 롤러(178a)는 주조 휠(174)의 외주면에 더욱 밀착되게 된다.
롤러(178b)는 롤러(178a)와 롤러(178c) 사이에 위치하여 공압 실린더에 의해 좌우 방향으로 이동되면서 강철벨트(176)의 텐션을 조절한다.
롤러(178c)는 강철벨트(176)를 고정 위치에서 가이드 한다.
롤러(178d)는 롤러(178c)의 수직 상방에서 상하로 이동 가능하게 위치하여 주조 휠(174)에 강철벨트(176)가 밀착되는 구간을 가변 조정한다.
따라서 강철벨트(176)는 롤러(178a)와 주조 휠(174)의 접점(P0)에서 주조 휠(174)의 외주면에 밀착되고 롤러(178d), 롤러(178c), 롤러(178b), 롤러 (178a) 순으로 감겨서 순환 벨트 구조를 형성한다.
롤러(178d)가 P4의 위치에 있을 때에는 강철벨트(176)의 밀착구간은 P0 ~ P1(0.5시~ 7.2시)로 된다. 롤러(178d)가 P5의 위치에 있을 때에는 강철벨트(176)의 밀착구간은 P0 ~ P2(0.5시~ 7.7시)로 된다. 롤러(178d)가 P6의 위치에 있을 때에는 강철벨트(176)의 밀착구간은 P0 ~ P3(0.5시~ 8.5시)로 된다.
도 12는 도 11의 주조 휠(174)과 냉각수 공급기(179)의 결합상태를 나타낸 단면도이고, 도 13은 도 11의 냉각수 공급기(179)의 분할 구간을 설명하기 위한 도면이이다.
도 12를 참조하면, 주조 휠(174)을 냉각시키기 위하여 사방에 냉각수 공급기(179)는 주조 바의 금형 길이 방향으로 배치되고 금형 길이에 대응하여 복수 구간으로 분할되고, 각 분할 구간 별로 서로 다르게 냉각수 분사량 조합이 제어된다. 냉각수 분사량 조합은 주조 금속의 응고 특성에 따라 다르게 조합된다. 냉각수 공급기(179)는 서로 다른 배관으로 구성된 4개의 노즐(179a, 179b, 179c, 179d)을 포함한다. 냉각수 공급 노즐(179a)은 주조 휠(174)의 주조 홈(174a)의 개구부을 마주보는 외측 위치에서 강철벨트를 향하여 냉각수를 분사하도록 시계방향으로 1.2시~8.5시 구간에 걸쳐서 다수의 노즐들이 일정간격으로 설치된다. 냉각수 공급 노즐들(179b, 179d) 각각은 주조 휠(174)의 좌우측을 마주 보게 설치되어 주조 휠(174)의 좌우측면에 냉각수를 분사하도록 시계방향으로 1.2시~8.5시 구간에 걸쳐서 다수의 노즐들이 일정간격으로 설치된다. 냉각수 공급 노즐(179c)은 주조 휠(174)의 내측면을 마주보게 설치되어 주조 휠(174)의 내측면에 냉각수를 분사하도록 시계방향으로 1.2시~12시 구간에 걸쳐서 다수의 노즐들이 일정간격으로 설치된다.
도 13을 참조하면, 냉각수 공급 노즐들(179a, 179b, 179c, 179d)은 4개 구간즉 A 구간(1.2H~3.2H), B 구간(3.2H~5.2H), C 구간(5.2H~7.2H), D 구간(7.2H~8.5H)으로 분할된다. D 구간(7.2H~8.5H)은 주조되는 금속합금의 종류에 따라 2개의 가변구간 D2(7.2H~7.7H), D1(7.7H~8.5H)로 분할된다. 상하좌우 및 4구간, 즉 16개의 냉각 구간을 각각 별도로의 배관으로 분할하고 각기 냉각수량을 조정할 수 있는 밸브와 유량계를 사용하여 미세 조정이 가능하도록 한다. 그리고 각 구간별 냉각수 분사량은 노즐 개폐정도를 조정하여 1/4, 1/3, 1/2, 2/3, 1/1 등으로 다단계로 미세 제어한다.
그러므로 냉각제어단계는 상하좌우 및 4구간 분할제어로 총 16 구간별로 미세하게 응고온도조건을 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이 롤러(178d)의 위치를 P4, P5, P6의 3위치로 가변 제어함으로써 주조 다이 길이는 L1(P0~P1), L2(P0~P2), L3(P0~P3)의 3가지 길이로 가변될 수 있다. 주조 다이 길이는 금속 합금의 액상선과 고상선의 차가 클수록 길게 설정된다. 즉 액상선과 고상선의 차가 클수록 용탕의 응고시간이 길어짐에 따라 주조 다이 길이도 길게 세팅된다. 주조 다이 길이에 따라 대응하도록 D 냉각수 공급 구간도 제로, D2구간 또는 D2+D1구간으로 가변 제어된다.
즉 본 발명에서는 주조 바의 응고시간의 관리 범위를 확대하기 위하여 응고구간을 통상 연속 주조기에 비해 금형 냉각구간을 50% 정도 증대하여 합금 별 응고특성에 맞추어 냉각구간을 가변 조정할 수 있도록 구성하여 주조 휠의 회전속도를 낮추어 응고시간을 길게 하지 않아도 되므로 생산성 향상을 기대할 수 있다.
한편 특히 고강도 알루미늄 합금의 경우 순 알루미늄 보다 응고속도가 길고 걸쭉한 죽 형태(Mush type)의 응고특성을 가진다. 그러므로 완전 응고가 되지 않은 상태에서 비틀림을 받게 되면 쉽게 균열이 발생하게 된다.
그래서 본 발명의 4롤 연속 주조기(170)는 2롤 방식의 연속 주조기에서 인출되는 주조 바가 비틀림에 의해 균열이 발생되기 쉬운 구조를 4롤 방식으로 구성함으로써 주조 바가 인출시에 강철 벨트의 영향을 받지 않고 곧바로 인출이 가능하게 되므로 주조 바 인출시 비틀림을 방지할 수 있다.
따라서 주조 홈(174a)에 공급된 용탕은 주조 휠(174)의 회전에 의해 홈을 타고 시계방향으로 이동되면서 응고된다. 응고된 주조 바(172)는 9시 방향에서 주조 휠(174)로부터 이탈되어 주탕기(116) 상방으로 인출되어 400~550℃ 온도를 유지한 채로 다음 공정인 주조 바 처리기(130)를 거쳐서 압출기(140)로 연속 공급되게 된다.
본 발명은 자동차 경량화에 따른 고강도 알루미늄 합금 단조용 압출재를 최소 공정 수로 연속 생산이 가능하므로 자동차 부품용 고강도 단조용 압출재의 생산성을 향상시킬 수 있고, 에너지 절감 및 환경 친화적인 생산설비를 제공한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (21)

  1. 금속 용탕으로부터 연속 주조되는 주조 바를 연속으로 직접 압출하여 가공 조직을 갖는 단조용 압출재를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은 주조 바를 압출기로 장입 전 단조용 압출재 제조에 필요한 일정 온도로 냉각시키는 단계를 더 포함하는 단조용 압출재 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연속 주조시 상기 주조 바의 응고 시간을 조정하기 위하여 상기 주조 금형의 길이 방향을 따라 냉각수 분사구간을 다단계로 분할하고 각 분할 구간 별로 금속의 응고 특성에 따라 냉각수 분사량 및 분사형태를 다르게 조합시키는 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단조용 압출재 제조에 필요한 압출기 장입온도는 300~400℃인 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속은 알루미늄합금 또는 마그네슘 합금 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 단조용 압출재는 자동차용 고강도 부품의 단조용 압출재인 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 주조시 상기 주조 바의 응고 시간을 조정하기 위하여 상기 주조 금형 길이를 금속의 응고 특성에 따라 가변시키는 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 주조 금형 길이는 통상 연속 주조의 금형 길이에 비해 110~150%로 확장되고 확장된 부분의 금형길이를 금속의 응고 특성에 따라 가변시키는 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 금속의 응고 특성에 따라 가변되는 금형길이는 금속의 액상선과 고상선의 차이가 클수록 길게 조정되는 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 주조시 상기 주조 바의 응고 시간을 조정하기 위하여 상기 주조 금형 길이를 금속의 응고 특성에 따라 가변시킴과 동시에 상기 주조 금형의 길이 방향을 따라 냉각수 분사구간을 다단계로 분할하고 각 분할 구간 별로 금속의 응고 특성에 따라 냉각수 분사량을 다르게 조합하는 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조방법.
  10. 금속 지금을 용융시켜 합금한 용탕을 형성하기 위한 용탕 형성부;
    상기 용탕 형성부로부터 형성된 용탕을 주조 휠을 통해 연속 배출하여 주조 바를 제조하는 연속 주조기;
    상기 연속 주조기에서 제조된 주조 바를 압출기 장입온도로 냉각시키기 위한 냉각기; 및
    상기 냉각기에서 냉각된 주조 바를 연속적으로 직접 장입하여 단조용 압출재를 압출하는 압출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 연속 주조기는
    상기 용탕이 주입되는 주조 홈이 외주면에 형성된 주조 휠;
    상기 주조 휠의 외주면의 일부에 면접되어 상기 주조 홈의 개구부를 덮어서 주조 금형을 형성하기 위한 강철 벨트;
    상기 주조 휠의 주변에 설치되어 주조 휠에 냉각수를 분사하기 위한 냉각수 공급기; 및
    상기 강철벨트와 주조 휠의 면접시키기 위한 강철 벨트 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 강철 벨트 지지부는
    상기 강철벨트를 상기 주조 휠의 용탕 주입위치에 면접시키기 위한 제1롤러;
    상기 제1롤러와 조합하여 상기 강철 벨트가 상기 주조 휠의 주조 홈을 향하여 가압 면접되게 텐션을 조절하기 위한 제2롤러를 구비 한 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 냉각수 공급기는 상기 주조 바의 금형 길이 방향으로 배치되고 상기 금형 길이에 대응하여 복수 구간으로 분할되고, 각 분할 구간 별로 서로 다르게 냉각수 분사량 및 분사형태의 조합으로 제어되는 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 냉각수 분사량 조합은 주조 금속의 응고 특성에 따라 다르게 조합되는 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 용탕 형성부는 금속 지금을 용융시켜 합금하는 반사로;
    상기 반사로부터 용탕을 공급받아 용탕을 주조 주입온도로 유지하기 위한 홀딩로; 및 상기 홀딩로로부터 용탕을 상기 연속 주조기에 주입하고, 용탕 출구 측에 산화피막의 주입을 방지하기 위한 댐이 설치된 주탕기를 구비한 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조장치.
  16. 제10항에 있어서, 상기 연속 압출기는 고압출비로 장입되는 주조 바의 단면적 보다 더 넓은 단면적을 가진 압출 바를 압출하는 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조장치.
  17. 제10항에 있어서, 상기 연속 주조기는
    금속 응고 특성에 따라 상기 주조 바의 금형 길이를 가변시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조장치.
  18. 제11항에 있어서, 상기 강철 벨트 지지부는
    상기 강철벨트를 상기 주조 휠의 용탕 주입위치에 면접시키기 위한 제1롤러;
    상기 강철 벨트를 상기 주조 휠의 주조 바 인출 위치에 면접시키기 위한 제2롤러;
    상기 강철 벨트를 가이드 하기 위한 제3롤러; 및
    상기 제1롤러 내지 제3롤러와 조합하여 상기 강철 벨트가 상기 주조 휠의 주조 홈을 향하여 가압 면접되게 텐션을 조절하기 위한 제4롤러를 구비 한 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제2롤러는 상기 주조 휠의 주조 바 인출 위치를 가변시키기 위하여 회전 축 위치가 일정 범위 내에서 다단계로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제2롤러는
    상기 주조 휠의 주조 바 인출 위치가 주조 휠의 회전축을 중심으로 6시~9시 사이에서 가변되도록 회전 축 위치가 다단계로 이동되는 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조장치.
  21. 제18항에 있어서, 상기 제2롤러는 금속의 액상선과 고상선의 차이가 클수록 응고시간을 길게 하기 위하여 주보 바의 금형 길이를 확장하는 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 단조용 압출재 제조장치.
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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108220862A (zh) * 2018-03-30 2018-06-29 扬州瑞斯乐复合金属材料有限公司 一种挤压铝型材表面喷锌的控制方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101580975B1 (ko) 2015-11-10 2015-12-31 구제율 금속의 연속 압출 장치 및 방법
KR101653634B1 (ko) * 2016-04-07 2016-09-02 지성알미늄주식회사 알루미늄 튜브 자동 인발장치에 적용되는 권취구조
KR101653632B1 (ko) * 2016-04-07 2016-09-09 지성알미늄주식회사 압착피딩러버부를 이용한 알루미늄 튜브 자동 인발장치
CN110026507A (zh) * 2018-01-12 2019-07-19 宁波会德丰铜业有限公司 自动安装系统及其方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR830008747A (ko) * 1981-03-27 1983-12-14 크로스터만스-허와엘트 레오 연신(延伸)된 알루미늄 제품의 제조방법 및 장치
JPH05177308A (ja) * 1991-12-30 1993-07-20 Yoshida Kogyo Kk <Ykk> アルミニウム又はアルミニウム合金の連続鋳造押出方法
KR100430065B1 (ko) * 2000-11-22 2004-05-03 한국과학기술연구원 박판 주조와 연속 전단 변형에 의한 박판 제조장치
KR20130075883A (ko) * 2011-12-28 2013-07-08 주식회사 포스코 주편 온도 제어 장치 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR830008747A (ko) * 1981-03-27 1983-12-14 크로스터만스-허와엘트 레오 연신(延伸)된 알루미늄 제품의 제조방법 및 장치
JPH05177308A (ja) * 1991-12-30 1993-07-20 Yoshida Kogyo Kk <Ykk> アルミニウム又はアルミニウム合金の連続鋳造押出方法
KR100430065B1 (ko) * 2000-11-22 2004-05-03 한국과학기술연구원 박판 주조와 연속 전단 변형에 의한 박판 제조장치
KR20130075883A (ko) * 2011-12-28 2013-07-08 주식회사 포스코 주편 온도 제어 장치 및 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108220862A (zh) * 2018-03-30 2018-06-29 扬州瑞斯乐复合金属材料有限公司 一种挤压铝型材表面喷锌的控制方法

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