KR102442578B1 - 티타늄 합금 잉곳의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 티타늄 합금 잉곳 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예는 티타늄 합금 용탕을 준비하는 단계; 무바닥(bottomless)의 주조 주형을 준비하는 단계; 티타늄 합금 용탕을 무바닥의 주조 주형에 주입하는 단계; 및 상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계; 를 포함하되, 상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계;에서, 상기 용탕은 주형을 회전시키는 벨트에 의해 교반되는 것인 티타늄 합금 잉곳의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예는 티타늄 합금 용탕을 준비하는 단계; 무바닥(bottomless)의 주조 주형을 준비하는 단계; 티타늄 합금 용탕을 무바닥의 주조 주형에 주입하는 단계; 및 상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계; 를 포함하되, 상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계;에서, 상기 용탕은 주형을 회전시키는 벨트에 의해 교반되는 것인 티타늄 합금 잉곳의 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명의 일 구현예는 티타늄 합금 잉곳의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예는, 티타늄 합금 잉곳의 제조방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 티타늄 또는 티타늄 합금을 용해시킨 용탕을 무바닥(bottomless)의 주형 내에 주입해 응고시키면서 아래 방향으로 뽑아내는 방법에 관한 것이다.
본 장치의 개략도에 따르면(도 1) 다른 용해로에서 상기 주조 주형에 흘러 들어온 용탕이 굳지 않게 하기 위하여 플라스마 토치 등을 이용하여 주조 주형의 상부 용탕에 열을 가하고, 전체 장치는 산소 및 질소와 결합력이 강한 티타늄의 특성으로 인하여 진공 또는 불활성 가스 분위기를 유지 하고 있다.
이렇게 무바닥 주형을 이용하여 잉곳을 아래로 뽑아내는 방법은 도2와 같은 결함의 생성 기구로 인하여 잉곳의 표면 품질이 열위해지는 단점이 있으며, 이로 인하여 단조 및 압연 등의 후공정 수율이 크게 낮아지게 된다.
특히 티타늄은 철 및 알루미늄 등에 비하여 열전도율이 낮은 특성으로 인하여 플라즈마 토치에 의해 용탕 중심 부에 가한 열이 주조 주형 근처에 잘전달되지 않으므로 상기와 같은 표면결함이 심하게 발생한다.
따라서, 이러한 잉곳의 표면결함을 개선하는 것은 티타늄 및 티타늄 합금 잉곳 수율 향상에 큰 도움이 된다.
티타늄 합금 잉곳의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예인 티타늄 합금 잉곳의 제조방법은, 티타늄 합금 용탕을 준비하는 단계; 무바닥(bottomless)의 주조 주형을 준비하는 단계; 티타늄 합금 용탕을 무바닥의 주조 주형에 주입하는 단계; 및 상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계;에서, 상기 용탕은 주형을 회전시키는 벨트에 의해 교반되는 것일 수 있다.
상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계;는, 진공 및 불활성가스 분위기에서 수행되는 것일 수 있다.
상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계;에서, 상기 용탕은 주형을 회전시키는 벨트에 의해 교반되는 것일 수 있다.
상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계;는, 무바닥(bottomless)의 주조 주형이 냉각수에 의해 냉각될 수 있다.
상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계;에 의해, 제조된 잉곳은 무바닥(bottomless)의 주조 주형 아래로 이동하여 수득될 수 있다.
티타늄 합금 용탕을 무바닥의 주조 주형에 주입하는 단계;는, 상기 주형에 주입된 용탕의 중심부를 가열하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 주형에 주입된 용탕의 중심부를 가열하는 단계;는, 토치, 플라즈마 아크, 전자빔, 또는 이들의 조합을 이용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 티타늄 합금 잉곳 제조 과정에서 합금 용탕을 기계적으로 회전시킴으로써, 표면 품질이 우수한 티타늄 또는 티타늄 합금 잉곳을 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 회전을 통한 원심력을 이용하여, 주조 주형의 중심부와 내벽 근처 가장 자리 부의 용탕의 온도 차이를 감소시킬 수 있다. 그 결과, 응고쉘의 두께 및 조대 단차를 최소화하여 표면 품질이 우수한 티타늄 합금 잉곳을 제공할 수 있다.
도 1은 무바닥의 주조 주형을 이용하여 티타늄 또는 티타늄 합금 잉곳으로 연속적으로 제조하는 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 의한 티타늄 잉곳을 제조하는 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 의한 티타늄 잉곳을 제조하는 장치의 개략도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 발명의 다른 일 구현예에 의한 티타늄 합금 잉곳의 제조방법은, 티타늄 합금 용탕을 준비하는 단계; 무바닥(bottomless)의 주조 주형을 준비하는 단계; 티타늄 합금 용탕을 무바닥의 주조 주형에 주입하는 단계; 및 상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계; 를 포함할 수 있다.
먼저, 티타늄 합금 용탕을 준비하는 단계;에서, 티타늄 또는 티타늄 합금 용탕을 준비할 수 있다.
다음으로, 무바닥(bottomless)의 주조 주형을 준비하는 단계;를 실시할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 1은 무바닥(bottomless)의 주조 주형을 이용하여 티타늄 또는 티타늄 합금 잉곳을 연속적으로 제조하는 장치의 개략도이다.
이후, 티타늄 합금 용탕을 무바닥의 주조 주형에 주입하는 단계;를 실시할 수 있다. 또한, 티타늄 합금 용탕을 무바닥의 주조 주형에 주입하는 단계;는, 상기 주형에 주입된 용탕의 중심부를 가열하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 주형에 주입된 용탕의 중심부를 가열하는 단계;는, 토치, 플라즈마 아크, 전자빔, 또는 이들의 조합을 이용할 수 있다.
이후, 상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계;를 실시할 수 있다. 이 때, 상기 용탕은 주형을 회전시키는 벨트에 의해 교반될 수 있다.
보다 구체적으로, 티타늄 또는 티타늄 합금은 열전도도가 낮은 특성이 있다. 이에, 벨트를 이용하여 주형을 기계적으로 회전시킴으로써, 원심력을 이용하여 티타늄 합금의 중심부에 가해지는 열을 용탕 전체로 전달할 수 있다. 그 결과, 주조 주형의 내벽에 발생하는 응고쉘의 두께를 감소 시켜, 조대 단차(lab-depth)와 같은 표면 결함의 크기를 감소시킬 수 있다.
또한, 회전자, 세라믹 볼 등을 이용하는 경우에 비해 안전하고, 전자기 교반을 이용하는 경우에 비해 에너지를 절감할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 의한 티타늄 잉곳을 제조하는 장치의 개략도이다. 따라서, 도 2에 개시된 바와 같이, 본 발명의 일 구현예는 벨트를 이용하여 무바닥의 주조 주형을 효과적으로 교반할 수 있다.
보다 더 구체적으로, 교반과 동시에 냉각될 수 있으며, 상기 냉각은 무바닥(bottomless)의 주조 주형이 냉각수에 의해 냉각되는 것일 수 있다.
또한, 용탕을 교반 및 냉각하여 제조된 잉곳은 무바닥의 주조 주형 아래로 이동하여 수득될 수 있다. 상기와 같은 속도 범위로 이동하게 함으로써, 주조 주형의 가장자리 부에 발생하는 조대 단차를 감소하여, 표면 품질이 우수한 잉곳을 수득할 수 있다.
본 발명의 명세서 내에서 조대 단차(Lab-Depth)란, 주조 주형 내 용탕이 주입된 후, 상기 용탕의 중심부는 가열되는 동시에 상기 용탕의 가장자리 부는 냉각될 수 있다. 이때, 상기 용탕의 가장자리 부(주형에 접촉부)가 냉각되어 응고쉘(고상)을 형성한다. 이후, 주조된 잉곳이 아래로 이동함에 따라 응고쉘은 찢어짐 결함, 즉 조대단차 결함이 발생할 수 있다.
보다 구체적으로, 용탕 중심부와 주형에 접촉된 가장자리부 간의 온도차이가 클 수록 응고쉘은 두꺼워져 조대 단차 결함 크기는 증가할 수 있다. 반면, 중심부의 가열된 용탕이 교반 및 회전에 의해 가장자리 부로 이동하는 경우, 용탕의 중심부와 가장자리 부의 온도차를 감소시켜 응고쉘의 두께가 얇아짐으로써 조대 단차 결함의 크기를 감소할 수 있다.
또한, 상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계;는, 진공 및 불활성가스 분위기에서 수행될 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 의한 티타늄 합금 잉곳 제조방법을 이용하여 티타늄 합금 잉곳 제조 시, 용이하게 표면 품질이 우수한 티타늄 합금 잉곳을 제조할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 용탕
20: 무바닥(bottomless)의 주조 주형
30: 토치
40: 벨트
20: 무바닥(bottomless)의 주조 주형
30: 토치
40: 벨트
Claims (7)
- 티타늄 합금 용탕을 준비하는 단계;
무바닥(bottomless)의 주조 주형을 준비하는 단계;
티타늄 합금 용탕을 무바닥의 주조 주형에 주입하는 단계; 및
상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계; 를 포함하되,
상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계;에서,
상기 용탕은 주형을 회전시키는 벨트에 의해 교반되는 것이며,
상기 벨트를 이용하여 주형을 기계적으로 회전시킴으로써, 상기 티타늄 합금의 중심부에 가해지는 열을 용탕 전체로 전달하여 상기 주조 주형의 내벽에 발생하는 응고쉘의 두께를 감소시키는 것인 티타늄 합금 잉곳의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계;는,
진공 및 불활성가스 분위기에서 수행되는 것인 티타늄 합금 잉곳의 제조방법.
- 제2항에 있어서,
상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계;에서,
상기 용탕은 주형을 회전시키는 벨트에 의해 교반되는 것인 티타늄 합금 잉곳의 제조방법.
- 제3항에 있어서,
상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계;는,
무바닥(bottomless)의 주조 주형이 냉각수에 의해 냉각되는 것인 티타늄 잉곳의 제조방법.
- 제4항에 있어서,
상기 용탕을 교반 및 냉각하여 잉곳을 제조하는 단계;에 의해,
제조된 잉곳은 무바닥(bottomless)의 주조 주형 아래로 이동하여 수득되는 것인 티타늄 잉곳의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
티타늄 합금 용탕을 무바닥의 주조 주형에 주입하는 단계;는,
상기 주형에 주입된 용탕의 중심부를 가열하는 단계;를 더 포함하는 것인 티타늄 잉곳의 제조방법.
- 제6항에 있어서,
상기 주형에 주입된 용탕의 중심부를 가열하는 단계;는,
토치, 플라즈마 아크, 전자빔, 또는 이들의 조합을 이용하는 것인 티타늄 잉곳의 제조방법.
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Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20201215 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20151217 Comment text: Patent Application |
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20220222 Patent event code: PE09021S01D |
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| PE0701 | Decision of registration |
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