KR20030032830A - Method of preparing a magnesium alloy slab for hot-rolling and method of hot-rolling magnesium alloy - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 Mg 금속을 기재로 하는, Al, Zn 등의 첨가 원소를 함유한 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브의 제조 방법 및 마그네슘 합금의 열간압연 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a hot rolled magnesium alloy slab containing an additive element such as Al or Zn and a hot rolled method of magnesium alloy based on Mg metal.
마그네슘 합금은 실용 합금 중에서 가장 가벼울뿐만 아니라 중량비 강도 및 중량비 강성이 우수하다는 점에서 전자 기기의 하우징으로서 점차 사용되고 있다. 종래, 마그네슘 합금으로 이루어진 하우징을 만들기 위한 판상 소재를 제조하는 방법으로서, 예컨대 마그네슘 합금을 열간압출 성형하고, 이 성형재를 열간압연하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법에서는 열간압출 성형할 때 그의 압출 압력에 제한이 있다는 점에서, 수득되는 판상 소재의 단위 중량에 한계가 있었다. 즉, 긴 시트의 생산이 불가능할뿐만 아니라 시트 폭에 큰 제한이 있어 폭넓은 영역의 것을 공급할 수 없었다.Magnesium alloys are increasingly used as housings for electronic devices in that they are not only the lightest among the practical alloys but also have excellent weight ratio strength and weight ratio rigidity. Conventionally, as a method of manufacturing the plate-shaped material for making the housing | casing which consists of magnesium alloys, there exists a method of hot extrusion molding a magnesium alloy, for example, and hot-rolling this molding material. However, in this method, there is a limit in the unit weight of the plate-like material obtained in that the extrusion pressure is limited when hot extrusion. That is, not only the production of long sheets was impossible but also a large limitation on the sheet width prevented the supply of a wide area.
또한, 다른 제조 방법으로서 주조에 의해 잉곳을 만들고, 이 잉곳을 열간단조한 후 열간압연하는 방법이 있다(일본 특허 공개공보 제 60-6602 호 참조). 이 방법에 있어서 주조 후 열간단조를 하는 이유는 주조 조직에 수mm 직경의 조대화된 입자의 개재를 완전히 피할 수 없기 때문에 열간압연 전에 주조 조직을 파괴하는 공정이 불가피하기 때문이다. 이와 같이 이 방법에서는 열간단조 설비가 필수적이고 제조 비용이 많이 들었다.As another manufacturing method, there is a method of making an ingot by casting, hot forging the ingot and then hot rolling (see Japanese Patent Laid-Open No. 60-6602). The reason for hot forging after casting in this method is that the process of destroying the cast structure before hot rolling is inevitable because the inclusion of coarse particles of several mm diameter in the cast structure cannot be completely avoided. As such, hot forging equipment is essential and expensive in this method.
이상 설명한 바와 같이 마그네슘 합금과 같은 저융점 합금에 관해서, 그대로 열간압연 공정에 제공할 수 있는 내부 품질이 양호한 대형 슬래브를 고생산성으로 제조하는 방법은 아직 수득되지 못했다.As described above, with respect to low-melting alloys such as magnesium alloys, a method for producing a large slab with good internal quality that can be directly provided to a hot rolling process with high productivity has not yet been obtained.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 압출성형에 의하지 않을뿐만 아니라 열간단조를 거치지 않고 열간압연 가능한 슬래브를 제작할 수 있고, 그 결과 열간단조 설비를 사용하지 않고 열간압연기로 제조 가능한 범위에서 그 판상 소재의 길이 및 폭을 생산 비용에 적당한 범위로 확대할 수 있는 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브의 제조 방법 및 마그네슘 합금의 열간압연 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is not only by extrusion molding, but also by producing a hot rolled slab without undergoing hot forging. As a result, it is manufactured by hot rolling without using a hot forging facility. It is to provide a method for producing a hot rolled magnesium alloy slab and a method for hot rolling a magnesium alloy that can extend the length and width of the sheet material to a range suitable for production costs in a possible range.
도 1은 양호한 슬래브를 수득하는 슬래브 판 두께와 주형 판 두께의 관계를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the relationship between the slab plate thickness and the mold plate thickness to obtain a good slab.
도 2a는 주형 형상을 나타내는 정면도이다.Fig. 2A is a front view showing the mold shape.
도 2b는 주형 형상을 나타내는 평면도이다.2B is a plan view showing a mold shape.
도 3은 양호한 슬래브를 수득하는 주형 온도와 용탕 주입 온도의 관계를 나타내는 도면이다.3 is a view showing a relationship between a mold temperature and a molten metal injection temperature to obtain a good slab.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위하여 연구를 거듭한 결과, 주조 조건을 특정함으로써 주조 불량을 피할 수 있게 되고, 이에 의해 생산성이 좋고 내부 품질이 양호한 대형 잉곳을 수득할 수 있다는 것을 발견했다. 또한, 이 잉곳을 사용함으로써 나중에 열간단조 공정을 거치지 않고 열간압연을 실시할 수 있을뿐만 아니라 폭 방향의 압연을 실시함으로써 압연 중에도 가장자리가 균열되지 않는 양호한 열간압연 코일을 수득할 수 있다는 것을 발견했다. 본 발명은 이러한 지견에 따라 이루어진 것으로 이하의 구성을 갖추고 있다.The present inventors have conducted extensive research to achieve the above object and found that casting defects can be avoided by specifying casting conditions, whereby a large ingot having good productivity and good internal quality can be obtained. In addition, it was found that by using this ingot, not only hot rolling can be performed later without undergoing a hot forging step, but also rolling can be performed in the width direction to obtain a good hot rolling coil having no edge cracking during rolling. The present invention has been made in accordance with this finding and has the following constitution.
(1) 마그네슘 합금을 주조하여 판 두께 50 내지 300 mm의 슬래브 형식의 잉곳을 수득하는 방법에 있어서, 상기 마그네슘 합금의 융점보다도 50 내지 150 ℃ 높은 출탕 온도 범위에서 상기 마그네슘 합금의 용융물을 출탕하고, 상기 마그네슘 합금의 융점보다도 30 내지 130 ℃ 높은 용탕 주입 온도 범위에서 상기 마그네슘 합금의 용융물을 용탕하는 것을 특징으로 하는 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브의 제조 방법.(1) A method of casting a magnesium alloy to obtain a slab-type ingot having a sheet thickness of 50 to 300 mm, by tapping the melt of the magnesium alloy at a tapping temperature range of 50 to 150 ° C higher than the melting point of the magnesium alloy, A method for producing a hot rolled magnesium alloy slab, characterized in that the melt of the magnesium alloy is molten in the molten metal injection temperature range 30 to 130 ℃ higher than the melting point of the magnesium alloy.
(2) (1)의 방법으로 슬래브 형식의 잉곳을 수득하는 방법에 있어서 슬래브 형식의 잉곳 두께에 대하여 주형 판 두께를 하기 수학식 1을 충족하는 주형 판 두께로 설정하는 것을 특징으로 하는 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브의 제조 방법.(2) In the method for obtaining a slab type ingot by the method of (1), the thickness of the mold plate is set to the thickness of the mold plate satisfying Equation 1 with respect to the slab type ingot thickness. Method of manufacturing magnesium alloy slab.
t: 슬래브 형식의 잉곳 두께(mm)t: thickness of ingot of slab type (mm)
(3) 주형 온도가 50 내지 250 ℃인 것을 특징으로 하는, (1) 또는 (2)에 기재된 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브의 제조 방법.(3) The method for producing a hot rolled magnesium alloy slab according to (1) or (2), wherein the mold temperature is 50 to 250 ° C.
(4) 주형 온도가 180 내지 220 ℃인 것을 특징으로 하는, (3)에 기재된 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브의 제조 방법.(4) The manufacturing method of the hot rolling magnesium alloy slab of (3) characterized by the mold temperature being 180-220 degreeC.
(5) 용탕 주입 속도가 200 내지 3000 cm3/초인 것을 특징으로 하는, (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브의 제조 방법.(5) The molten metal injection rate is 200-3000 cm <3> / sec, The manufacturing method of the hot rolling magnesium alloy slab in any one of (1)-(4).
(6) 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브에 대하여 슬래브 폭 방향에 대한 1 내지 15%의 폭압연을 실시하는 공정; 및 이 공정 후 판 두께 방향에 대한 열간압연을 실시하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 열간압연 방법.(6) performing step rolling of 1 to 15% of the hot rolled magnesium alloy slab in the slab width direction; And a step of performing hot rolling in the plate thickness direction after this step.
(7) 열간압연 공정을 열간압연용 마그네슘 합금의 재결정 온도 내지 공정(共晶) 온도의 범위에서 실시하는 것을 특징으로 하는, (6)에 기재된 열간압연 방법.(7) The hot rolling method according to (6), wherein the hot rolling step is performed at a recrystallization temperature to a step temperature of the magnesium alloy for hot rolling.
(8) 열간압연 공정을 180 내지 440 ℃에서 실시하는 것을 특징으로 하는, (7)에 기재된 열간압연 방법.(8) The hot rolling method according to (7), wherein the hot rolling step is performed at 180 to 440 ° C.
(9) 열간압연 공정이, 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브를 다수의 패스에 의해 두께를 감소시켜 원하는 두께로 할 때 1 패스 두께 감소율 25 내지 50%의 범위 내에서 실시하고, 총 두께 감소율이 60%를 넘은 시점에서 재가열을 실시하는 것을 특징으로 하는, (6) 내지 (8)중 어느 하나에 기재된 열간압연 방법.(9) When the hot rolling process reduces the thickness of the hot-rolled magnesium alloy slab by a plurality of passes to a desired thickness, the hot rolling process is performed within the range of 25-50% of one pass thickness reduction rate, and the total thickness reduction rate is 60%. The hot rolling method according to any one of (6) to (8), wherein the reheating is performed at a time point exceeding the above.
(10) 열간압연 공정이, 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브를 다수의 패스에 의해 두께를 감소시켜 원하는 두께로 할 때 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브를 예열 온도 300 내지 440 ℃로 예열하고, 예열 후 1 패스 두께 감소율이 25 내지 50%의 범위가 되도록 열간압연을 실시하며, 총 두께 감소율이 60%를 넘은 시점에서 230 내지 440 ℃의 범위에서 재가열을 실시하는 것을 특징으로 하는, (6) 내지 (8)중 어느 하나에 기재된 열간압연 방법.(10) The hot rolling process preheats the hot rolled magnesium alloy slab to a preheating temperature of 300 to 440 ° C. when the hot rolled magnesium alloy slab is reduced in thickness by a plurality of passes to a desired thickness, and then passes one pass after preheating. Hot rolling is carried out so that the thickness reduction rate is in the range of 25 to 50%, and reheating is performed in the range of 230 to 440 ° C when the total thickness reduction rate exceeds 60%, (6) to (8) The hot rolling method according to any one of the above.
(11) 열간압연 공정이, 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브를 다수의 패스에 의해 두께를 감소시켜 원하는 두께로 할 때 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브를 예열 온도 300 내지 440 ℃로 예열하고, 예열 후 1 패스 두께 감소율이 25 내지 50%의 범위가 되도록 열간압연을 실시하며, 압연 직전 온도가 300 ℃ 미만으로 저하된 시점에서 230 내지 440 ℃의 범위에서 재가열을 실시하는 것을 특징으로 하는, (6) 내지 (8)중 어느 하나에 기재된 열간압연 방법.(11) The hot rolling process preheats the hot rolled magnesium alloy slab to a preheating temperature of 300 to 440 ° C. when the hot rolled magnesium alloy slab is reduced in thickness by a plurality of passes to a desired thickness, and then passes one pass after preheating. Hot rolling is performed so that the thickness reduction rate may be in the range of 25 to 50%, and reheating is performed in the range of 230 to 440 ° C when the temperature immediately before rolling is lowered to less than 300 ° C. The hot rolling method in any one of 8).
(12) 마그네슘 합금을 주조하여 판 두께 50 내지 300 mm의 슬래브 형식의 잉곳을 수득하는 공정; 및 이 잉곳을 열간단조를 거치지 않고 직접 열간압연하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 열간압연 방법.(12) casting a magnesium alloy to obtain a slab ingot having a sheet thickness of 50 to 300 mm; And a step of directly hot rolling this ingot without undergoing hot forging.
(13) 마그네슘 합금을 주조하여 판두께 50 내지 300 mm의 슬래브 형식의 잉곳을 수득하는 공정이, 상기 마그네슘 합금의 융점보다도 50 내지 150 ℃ 높은 출탕 온도 범위에서 마그네슘 합금의 용융물을 출탕하고, 상기 마그네슘 합금의 융점보다도 30 내지 130 ℃ 높은 용탕 주입 온도 범위에서 용탕하는 것을 특징으로 하는, (12)에 기재된 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브의 제조 방법.(13) A step of casting a magnesium alloy to obtain a slab type ingot having a sheet thickness of 50 to 300 mm taps the melt of the magnesium alloy at a tapping temperature range of 50 to 150 ° C. higher than the melting point of the magnesium alloy, and the magnesium A method of producing a hot rolled magnesium alloy slab according to (12), wherein the molten metal is melted at a molten metal injection temperature range higher than the melting point of the alloy by 30 to 130 ° C.
(14) 마그네슘 합금을 주조하여 판 두께 50 내지 300 mm의 슬래브 형식의 잉곳을 수득하는 공정이, 슬래브 형식의 잉곳 두께에 대한 주형 판 두께를 하기 수학식 1을 충족하는 주형 판 두께로 설정하는 것을 특징으로 하는, (12) 또는 (l3)에 기재된 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브의 제조 방법.(14) The process of casting a magnesium alloy to obtain a slab type ingot having a sheet thickness of 50 to 300 mm sets the mold plate thickness for the slab type ingot thickness to a mold plate thickness that satisfies Equation 1 below. The manufacturing method of the hot-rolling magnesium alloy slab as described in (12) or (l3) characterized by the above-mentioned.
수학식 1Equation 1
t: 슬래브 형식의 잉곳 두께(mm)t: thickness of ingot of slab type (mm)
(15) 주형 온도가 50 내지 250 ℃인 것을 특징으로 하는, (12) 내지 (14)중 어느 하나에 기재된 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브의 제조 방법.(15) The method for producing a hot rolled magnesium alloy slab according to any one of (12) to (14), wherein the mold temperature is 50 to 250 ° C.
(16) 주형 온도가 180 내지 220 ℃인 것을 특징으로 하는, (15)에 기재된 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브의 제조 방법.(16) The method for producing a hot rolled magnesium alloy slab according to (15), wherein the mold temperature is 180 to 220 ° C.
(17) 용탕 주입 속도가 200 내지 3000 cm3/초인 것을 특징으로 하는, (12) 내지 (16) 중 어느 하나에 기재된 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브의 제조 방법.(17) The method for producing a hot rolled magnesium alloy slab according to any one of (12) to (16), wherein a molten metal injection rate is 200 to 3000 cm 3 / sec.
(18) 슬래브 형식의 잉곳을 열간단조를 거치지 않고 열간압연하는 공정이, 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브에 대하여 슬래브 폭 방향에 대한 1 내지 15%의폭압연을 실시하는 공정; 및 이 공정 후 판 두께 방향에 대한 열간압연을 실시하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는, (12) 내지 (17)중 어느 하나에 기재된 마그네슘 합금의 열간압연 방법.(18) a step of hot rolling a slab type ingot without undergoing hot forging, wherein the hot rolled magnesium alloy slab is subjected to 1 to 15% of a width rolling in the slab width direction; And a step of performing hot rolling in the sheet thickness direction after this step. The method of hot rolling of the magnesium alloy according to any one of (12) to (17).
(19) 열간압연 공정을 재결정 온도 내지 공정 온도의 범위에서 실시하는 것을 특징으로 하는, (12) 내지 (18)중 어느 하나에 기재된 마그네슘 합금의 열간압연 방법.(19) The hot rolling method of the magnesium alloy according to any one of (12) to (18), wherein the hot rolling step is performed at a range of recrystallization temperature to process temperature.
(20) 열간압연 공정을 180 내지 440 ℃에서 실시하는 것을 특징으로 하는, (12) 내지 (19)중 어느 하나에 기재된 마그네슘 합금의 열간압연 방법.(20) The hot rolling method of any one of (12) to (19), wherein the hot rolling step is performed at 180 to 440 ° C.
(21) 열간압연 공정이, 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브를 다수의 패스에 의해 두께를 감소시켜 원하는 두께로 할 때 1 패스 두께 감소율을 25 내지 50%로 하고, 총 두께 감소율이 60%를 넘은 시점에서 재가열을 실시하는 것을 특징으로 하는, (12) 내지 (20)중 어느 하나에 기재된 마그네슘 합금의 열간압연 방법.(21) When the hot rolling process reduces the thickness of the hot-rolled magnesium alloy slab by a plurality of passes to achieve a desired thickness, one pass thickness reduction rate is 25 to 50%, and the total thickness reduction rate is more than 60%. The method of hot rolling of the magnesium alloy according to any one of (12) to (20), wherein the reheating is performed.
(22) 열간압연 공정이, 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브를 다수의 패스에 의해 두께를 감소시켜 원하는 두께로 할 때 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브를 예열 온도 300 내지 440 ℃로 예열하고, 예열 후 1 패스 두께 감소율이 25 내지 50%의 범위가 되도록 열간압연을 실시하며, 총 두께 감소율이 60%를 넘은 시점에서 230 내지 440 ℃의 범위에서 재가열을 실시하는 것을 특징으로 하는, (12) 내지 (21)중 어느 하나에 기재된 마그네슘 합금의 열간압연 방법.(22) The hot rolling process preheats the hot rolled magnesium alloy slab to a preheating temperature of 300 to 440 ° C. when the hot rolled magnesium alloy slab is reduced in thickness by a plurality of passes to a desired thickness, and then passes one pass after preheating. Hot rolling is carried out so that the thickness reduction rate is in the range of 25 to 50%, and reheating is performed in the range of 230 to 440 ° C when the total thickness reduction rate exceeds 60%, (12) to (21) Hot rolling method of any one of magnesium alloy.
(23) 열간압연 공정이, 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브를 다수의 패스에 의해 두께를 감소시켜 원하는 두께로 할 때 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브를 예열 온도 300 내지 440 ℃로 예열하고, 예열 후 1 패스 두께 감소율이 25 내지 50%의 범위가 되도록 열간압연을 실시하며, 압연 직전 온도가 300 ℃ 미만으로 저하된 시점에서 230 내지 440 ℃의 범위에서 재가열을 실시하는 것을 특징으로 하는, (12) 내지 (21)중 어느 하나에 기재된 마그네슘 합금의 열간압연 방법.(23) The hot-rolling process preheats the hot-rolled magnesium alloy slab to a preheating temperature of 300 to 440 ° C. when the hot-rolled magnesium alloy slab is reduced in thickness by a plurality of passes to a desired thickness. Hot rolling is carried out so that the thickness reduction rate may be in the range of 25 to 50%, and reheating is performed in the range of 230 to 440 ° C when the temperature immediately before rolling is lowered to less than 300 ° C. The hot rolling method of the magnesium alloy in any one of 21).
본 발명에서 대상으로 하고 있는 마그네슘 합금의 융점은 합금 성분에 의해 변화되지만 약 650 ℃ 근방의 값을 취한다. 이러한 저 융점 합금은 응고 온도와 주형 온도의 온도차가 작기 때문에 주조 조건을 잘못하면 주조 중 응고 편석 및 응고 균열을 일으키거나 가스 성분 방출, 주형 이형재의 그을음 등에 의한 주형 표면 불량을 초래한다. 본 발명에서는 주조 조건으로서 출탕 온도, 용탕 주입 온도, 주형 판 두께를 관리하여 예상되는 주조 불량을 피하였다.Although the melting point of the magnesium alloy targeted by this invention changes with alloying components, it takes the value of about 650 degreeC vicinity. Since the low melting point alloy has a small temperature difference between the solidification temperature and the mold temperature, incorrect casting conditions may cause solidification segregation and solidification cracking during casting, or mold surface defects due to gas component release or soot of the mold release material. In the present invention, the casting temperature, the melt pouring temperature, and the mold plate thickness are managed as casting conditions to avoid the expected casting failure.
본 발명에서는 마그네슘 합금을 주조하여 판 두께 50 내지 300 mm의 슬래브 형식의 잉곳을 수득한다. 마그네슘 합금으로는 Al, Zr, Zn 등의 첨가 원소를 함유한 전신용 마그네슘 합금(ASTM 규격 AZ, ZK계 등)을 사용한다. 판 두께가 하한을 하회하면 주형 두께에 의한 응고 시간의 제어가 곤란해지고 용탕 중 혼입된 개재물 등의 부상 제거가 어렵게 된다. 한편, 상한을 상회하면 열간압연에 대한 비용이 높아진다. 이러한 이유로 잉곳 두께를 50 내지 300 mm로 했다. 또한, 잉곳 폭은 주형 형상에 의해 임의로 설정할 수 있다. 이러한 잉곳을 수득할 때 용탕하기 직전의 출탕 온도를 상기 마그네슘 합금의 융점보다도 50 내지 150 ℃ 높은 온도 범위로 한다. 출탕 온도가 하한 미만이면 주입을 개시하는 시점에서 용탕 온도가 응고점 근방에 근접하여 주조 완료 전 응고를 개시해 버린다. 상한 온도를 넘으면용탕 주입 온도까지의 냉각 시간이 길어질 뿐만 아니라, 첨가 성분의 증발, 발화 등의 위험성이 높아진다. 이러한 이유로 출탕 온도를 상기 온도 범위로 했다. 용탕 주입 온도는 상기 마그네슘 합금의 융점보다도 30 ℃ 이상 높도록 설정하지만, 상기 마그네슘 합금의 융점보다 130 ℃ 높은 온도를 넘지 않도록 설정한다. 하한을 하회하면 주조 불량을 초래하는 반면, 상한을 상회하면 적정한 응고 속도를 얻기 어렵게 된다. 이러한 이유로 용탕 주입 온도를 상기 범위로 했다.In the present invention, a magnesium alloy is cast to obtain a slab ingot having a sheet thickness of 50 to 300 mm. As a magnesium alloy, the whole body magnesium alloy (ASTM standard AZ, ZK type | system | group etc.) containing additional elements, such as Al, Zr, Zn, is used. If the plate thickness is less than the lower limit, it becomes difficult to control the solidification time by the mold thickness, and it becomes difficult to remove the injuries such as inclusions mixed in the molten metal. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the cost for hot rolling increases. For this reason, the ingot thickness was 50-300 mm. In addition, the ingot width can be arbitrarily set by the mold shape. When obtaining such an ingot, the tapping temperature just before melting is made into the temperature range 50-150 degreeC higher than the melting point of the said magnesium alloy. If the tapping temperature is less than the lower limit, the molten metal temperature is close to the solidification point near the solidification point at the start of pouring, and solidification is started before completion of casting. If the upper limit temperature is exceeded, the cooling time to the molten metal injection temperature is long, and the risk of evaporation and ignition of the added components is increased. For this reason, tapping temperature was made into the said temperature range. The molten metal injection temperature is set to be 30 ° C or more higher than the melting point of the magnesium alloy, but is set not to exceed 130 ° C higher than the melting point of the magnesium alloy. Below the lower limit results in casting failure, while above the upper limit, it is difficult to obtain an appropriate solidification rate. For this reason, the molten metal injection temperature was made into the said range.
주형 판 두께는 슬래브 두께에 대하여 하기 수학식 1을 충족하는 주형 판 두께로 설정한다.The mold plate thickness is set to a mold plate thickness that satisfies Equation 1 with respect to the slab thickness.
수학식 1Equation 1
t: 슬래브 형식의 잉곳 두께(mm)t: thickness of ingot of slab type (mm)
슬래브 형식의 잉곳 두께에 대응하여 주형 판 두께에 수학식 1에 규정된 하한을 설정한 것은 이하 이유에 따른다. 본 발명자는 연구를 거듭한 결과 응고 시간은 2 내지 30분이 바람직한데, 응고 시간이 하한을 하회하면 용탕에 부유하는 슬래그 제거가 불충분해지고, 상한을 상회하면 슬래브 중 입자의 조대화를 초래하게 된다는 새로운 사실을 발견하여, 이 응고 시간을 주형 판 두께를 조절함으로써 제어할 수 있다는 것을 발견했다. 또한, 본 발명자들은 양호한 응고 시간을 얻는 주형 판 두께와 잉곳 판 두께는 도 1 및 수학식 1에 나타낸 관계에 있다는 것을 실험적으로 발견했다. 주형 판 두께가 수학식 1의 하한치를 하회하면 냉각 속도 부족에 따른 결정립의 조대화 또는 주형 온도의 상승에 따른 이형재 그을림에 의한 주형 표면 불량을 초래한다. 또한, 주형 판 두께는 하한치 이상일 수도 있고, 이보다 훨씬 판 두께를 두껍게 해도 본 발명의 상기 작용 효과에 영향을 미치지 않는다.The lower limit prescribed in Equation 1 is set in the mold plate thickness corresponding to the slab type ingot thickness for the following reasons. As a result of repeated studies, the inventors have found that the solidification time is preferably 2 to 30 minutes. If the solidification time is lower than the lower limit, the slag floating in the molten metal is insufficient. If the solidification time is higher, the coagulation of particles in the slab is caused. Finding the fact, he found that this solidification time could be controlled by adjusting the mold plate thickness. In addition, the present inventors have experimentally found that the mold plate thickness and the ingot plate thickness which obtain a good solidification time are in the relationship shown in Figs. If the mold plate thickness is lower than the lower limit of Equation 1, mold surface defects may occur due to coarsening of grains due to insufficient cooling rate or burning of release material due to rise of mold temperature. In addition, the mold plate | board thickness may be more than a lower limit, and even thicker plate | board thickness does not affect the said effect of this invention.
주형의 예열은 주형 표면 불량의 방지를 위하여 주형 온도는 50 내지 250 ℃ 정도에서 실시하고, 바람직하게는 180 내지 220 ℃의 범위에서 실시한다. 하한을 하회하면 주형 및 용탕과의 계면 냉각 속도 제어가 어렵고 주형 표면 불량을 일으키기 쉬운 반면, 상한을 상회하면 적정한 냉각 속도를 얻을 수 없게 된다.Preheating of the mold is carried out at a mold temperature of about 50 to 250 ℃, preferably in the range of 180 to 220 ℃ to prevent mold surface defects. If it is lower than the lower limit, it is difficult to control the interfacial cooling rate with the mold and the molten metal and it is easy to cause mold surface defects.
용탕 주입 속도는 주조 중량에 의존하지만 너무 느리면 응고 편석을 일으키고, 지나치게 빠르면 용탕 혼란에 따른 불량을 발생하기 때문에 200 내지 3000 cm3/초의 범위로 실시한다. 실제 조업에서는 슬래브의 균질화를 겨냥하여 용탕 주입 시간 2분 이내를 기준으로 한다.Pouring rate causes solidification segregation depends on the weight of the cast, but too slow, too fast, performed in the range 200 to 3000 cm 3 / sec because it generates a defect in accordance with the melt confusion. In practical operation, aim for homogenization of the slab is based on within 2 minutes of molten metal injection time.
다음으로, 본 발명에서는 열간단조를 거치지 않고 열간압연을 실시한다. 본 발명자들은 슬래브를 180 ℃로 가열하여 열간압연한 경우 코일 절단이 발생하고, 450 ℃로 가열하여 열간압연한 경우 가열에 의한 조직 불량이 생긴다는 것을 확인하였다. 따라서, 열간단조를 거치지 않고 열간압연을 실시하기 위해서는 가열 중 균열을 고려하면서 상기 마그네슘 합금의 재결정 온도 이상 내지 공정점 이하, 바람직하게는 180 내지 440 ℃의 온도 범위에서 3시간 이상의 균질화 열처리를 실시할 수 있다. 이 온도 범위를 하회하면 생산성이 떨어지고 이를 상회하면 편석의가능성이 나타날 우려가 있다. 균질화 열처리 후 즉시, 열간압연 중 단부 균열을 방지하기 위하여 판 두께 방향에 대한 열간압연을 실시하기 직전 공정으로 슬래브 폭 방향에 대한 1 내지 15%의 폭압연을 실시한다. 압연율이 상한을 상회하면 최종 압연까지 폭 확장에 따른 증가분을 기대할 수 없다. 하한을 하회하면 단부 균열 방지 효과를 발휘할 수 없다.Next, in the present invention, hot rolling is performed without undergoing hot forging. The present inventors confirmed that coil cutting occurs when the slab is heated to 180 ° C. and hot rolled, and that a defect in structure due to heating occurs when the slab is heated to 450 ° C. and hot rolled. Therefore, in order to perform hot rolling without undergoing hot forging, a homogenization heat treatment of at least 3 hours may be performed at a temperature range of more than a recrystallization temperature or less than a process point, preferably 180 to 440 ° C. of the magnesium alloy while considering cracking during heating. Can be. If it is below this temperature range, productivity will fall, and if it exceeds this, there exists a possibility of segregation possibility. Immediately after the homogenization heat treatment, in order to prevent end cracking during hot rolling, a width rolling of 1 to 15% in the slab width direction is performed immediately before the hot rolling in the sheet thickness direction. If the rolling ratio exceeds the upper limit, an increase due to the width expansion until the final rolling cannot be expected. If it is less than the lower limit, the end crack prevention effect cannot be exhibited.
열간압연은 구체적으로는 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브를 다수의 패스에 의해 두께를 감소시켜 원하는 두께로 할 때 열간압연용 마그네슘 합금 슬래브를 예열 온도 300 내지 440 ℃로 예열하고, 1 패스 두께 감소율이 25 내지 50%가 되도록 하며, 총 두께 감소율 60% 이상이 된 시점에서 230 내지 440 ℃의 범위에서 재가열을 실시하거나, 또는 압연 직전 온도가 300 ℃ 미만으로 저하된 시점에서 230 내지 440 ℃의 범위에서 재가열을 실시하고, 재가열 후 나머지 압연 패스(1 패스 두께 감소율은 25 내지 50%)를 실시하여 원하는 두께의 열연 코일을 수득한다. 1 패스 두께 감소율이 하한 25%를 하회하면 컬링에 의해 연속 압연이 불가능해지고, 상한 50%를 상회하면 재료가 파단될 위험성이 있다. 압연 직전 온도가 300 ℃를 하회하면 재료가 파단될 위험성이 있다. 재가열 조건으로서 열처리 온도 230 내지 440 ℃는 공정 온도 이하를 상한으로 하는 것이 바람직하고, 재결정 온도가 아니면 안되며 바람직하게는 400 내지 430 ℃에서 실시한다. 예열 온도, 재가열에 있어서 열처리 온도는 공정 온도를 넘어서 열처리를 실시하면 조직 불량을 초래하고 가공성이 현저히 저해된다.Hot rolling specifically preheats the hot rolled magnesium alloy slab to a desired thickness by reducing the thickness of the hot rolled magnesium alloy slab by a plurality of passes to a preheating temperature of 300 to 440 ° C. To 50%, and reheating in the range of 230 to 440 ° C when the total thickness reduction rate is 60% or more, or reheating in the range of 230 to 440 ° C when the temperature immediately before rolling is lowered to less than 300 ° C. After the reheating, the remaining rolling pass (1 pass thickness reduction rate is 25 to 50%) is performed to obtain a hot rolled coil having a desired thickness. If the one-pass thickness reduction rate is less than the lower limit of 25%, continuous rolling is impossible due to curling, and if it exceeds the upper limit of 50%, there is a risk of breaking the material. If the temperature immediately before rolling falls below 300 ° C., there is a risk that the material will break. It is preferable to make heat processing temperature 230-440 degreeC into an upper limit as a reheating condition as an upper limit, and it must be a recrystallization temperature, Preferably it carries out at 400-430 degreeC. In the preheating temperature and reheating, the heat treatment temperature exceeds the process temperature, resulting in poor structure and markedly impaired workability.
실제 조업에서는 열간압연 공정과 그 중간에 실시하는 재가열과는 별도의 라인으로 실시되기 때문에 아래와 같이 실시된다. 열간압연 중 마그네슘 합금 슬래브의 온도가 300 ℃를 하회하거나 총 압연율이 높아지면 압연 중 재료 파단의 위험성이 높아지기 때문에 마그네슘 합금 슬래브를 압연기로부터 가열화로로 반송한다. 재가열의 목적은 우선 재결정화에 의해 소성 가공에 의한 변형을 잡기 위해서이기 때문에 가열 온도는 재결정 온도 이상이어야 한다. 재결정화만이 목적이라면 가능한 높은 온도로 단시간에 실시하는 것이 효율적이다. 이 때 가열 온도는 예컨대 440 ℃에서 실시한다. 재가열의 또 하나의 목적으로는 조직의 품질 조절이 있는데, 이 경우 비교적 단시간에 압연에 필요한 재료 온도(예컨대 300 ℃ 이상)로 가열하고 압연 라인에 재료를 반송하여 압연 공정에 들어간다.In actual operation, since it is carried out in a separate line from the hot rolling process and the reheating in the middle, it is performed as follows. If the temperature of the magnesium alloy slab during hot rolling is lower than 300 ° C. or the total rolling rate is increased, the risk of material breakage during rolling increases, so the magnesium alloy slab is returned from the rolling mill to the heating furnace. Since the purpose of reheating is to catch deformation by plastic working by first recrystallization, the heating temperature must be equal to or higher than the recrystallization temperature. If only recrystallization is the goal, it is efficient to carry out as short as possible at a high temperature. At this time, heating temperature is performed, for example at 440 degreeC. Another purpose of reheating is to control the quality of the tissue, in which case it is heated to the material temperature (eg 300 ° C. or higher) required for rolling in a relatively short time and the material is returned to the rolling line to enter the rolling process.
따라서, 본 발명에 따르면 열간단조 공정을 거치지 않고 열간압연을 실시할 수 있고, 예컨대 200 kg을 넘는 마그네슘 합금의 대형 코일 생산이 가능해진다.Therefore, according to the present invention, hot rolling can be performed without undergoing a hot forging process, and a large coil of magnesium alloy, for example, over 200 kg can be produced.
실시예Example
실시예 1Example 1
본 실시예는 AZ 21 상당의 마그네슘 합금의 슬래브(86 mm 두께, 400 mm 폭, 1500 mm 길이)를 사용한 실시예를 나타낸다.This example shows an embodiment using slabs (86 mm thick, 400 mm wide, 1500 mm long) of magnesium alloy equivalent to AZ 21.
주형(1)의 판 두께는 수학식 1에서 구한 25 mm 판 두께의 연강판을 사용하여 도 2의 형상으로 조립했다. 400 mm×1500 mm의 한 면은 떼어낼 수 있도록 시공했다. 이 주형 내면에 규산마그네슘을 주체로 하는 이형제를 도포하고, 건조 후 약 200 ℃까지 버너 가열했다.The plate thickness of the mold 1 was assembled into the shape of FIG. 2 using the 25 mm plate thickness mild steel plate calculated | required by Formula (1). One side of 400 mm x 1500 mm was constructed to be removable. The mold release agent mainly containing magnesium silicate was apply | coated to this mold inner surface, and the burner was heated to about 200 degreeC after drying.
주입은 86 mm×1500 mm 면을 상면으로 하여 주조를 실시했다. 한편, 마그네슘 합금은 버너 화로로 용해하고 660 ℃에서 정련 및 탈가스 처리를 실시했다. 출탕 직전 720 ℃까지 과열하고 도가니(2)에 출탕하여 690 ℃에서 주조를 실시했다. 주조 속도는 900 cm3/초로 하고, 주조 후 응고 완료까지의 시간은 6분이었다.Injection was cast with the 86 mm x 1500 mm surface as the upper surface. On the other hand, the magnesium alloy was melted in a burner furnace and refined and degassed at 660 ° C. It overheated to 720 degreeC just before tapping, tapped into the crucible 2, and casted at 690 degreeC. The casting speed was 900 cm 3 / sec, and the time from casting to completion of solidification was 6 minutes.
응고 완료 후 잉곳 표면 손질을 실시하여(66 mm 두께, 400 mm 폭, 1200 mm 길이) 열간압연에 제공했다.After completion of solidification the ingot surface was trimmed (66 mm thick, 400 mm wide, 1200 mm long) and subjected to hot rolling.
주조 후 슬래브는 불활성 분위기에서 430 ℃ 설정으로 3시간 동안 균질화 처리를 실시하고, 이 처리 후 즉시 400 mm 폭의 것을 370 mm 폭으로 하는 폭압연을 실시하며, 1 패스 28%의 열간압연을 2 패스 실시하여 판 두께 66 mm→48 mm→35 mm로 하고, 재가열(430 ℃ 설정의 불활성 분위기에서 3.5시간 가열) 후 즉시 1 패스 35%의 열간압연을 5 패스 실시하여 판 두께 35 mm→22.5 mm→14.5 mm→ 9.5 mm→6.2 mm→4.0 mm로 했다.After casting, the slab was homogenized for 3 hours at 430 ° C in an inert atmosphere, and then immediately rolled to 400 mm wide and 370 mm wide, followed by two passes of 1 pass 28% hot rolling. The thickness is 66 mm → 48 mm → 35 mm, and after reheating (heating for 3.5 hours in an inert atmosphere at 430 ° C.), one pass 35% hot rolling is performed five passes immediately to obtain a thickness of 35 mm → 22.5 mm → 14.5 mm → 9.5 mm → 6.2 mm → 4.0 mm.
이상의 공정에 의해 수득된 슬래브 잉곳은 내부에 수 mm 입경을 초과하는 조대화된 입자의 개재가 관찰되지 않았다. 또한, 압연 코일에는 조대화된 입자에 기인한 균열은 발생하지 않았고 폭 방향 단부의 균열도 발생하지 않았다. 이에 따라, 이 방법에 의해 양호한 압연이 가능한 것이 확인되었다.In the slab ingot obtained by the above process, no intervening coarsened particles exceeding a few mm particle diameter were observed inside. Moreover, the crack due to the coarse particle did not occur in the rolling coil, nor did the crack in the widthwise end portion occur. This confirmed that favorable rolling was possible by this method.
비교예 1: 잉곳 판 두께 선정의 실패예Comparative Example 1: Failure Example of Ingot Plate Thickness Selection
두께 20 mm의 잉곳을 실시예 1과 동일한 방법으로 열간압연에 제공했지만, 압연 방향에 직각인 미세 균열이 발생하고 이를 기점으로 파단되었다. 잉곳 판 두께가 너무 작았기 때문에 용탕 내 개재물의 부상 불량에 따른 내재 결함이 원인이었다.An ingot having a thickness of 20 mm was subjected to hot rolling in the same manner as in Example 1, but microcracks perpendicular to the rolling direction were generated and were broken at the starting point. The thickness of the ingot plate was so small that it was caused by inherent defects due to poor injuries of the inclusions in the melt.
비교예 2: 주형 판 두께 선정의 실패예Comparative Example 2: Example of Failure to Select Mold Plate Thickness
잉곳 판 두께를 80 mm로 하고, 실시예 1의 주형 판 두께를 10 mm로 한 실험을 실시했다. 냉각 속도 및 주형의 냉각 능력이 부족하고, 조대화된 입자의 발생 및 주형 표면 불량을 초래했다. 슬래브 잉곳은 표면으로부터 수십 mm의 연삭 가공을 필요로 할뿐만 아니라 열간압연 중 파단되었다.An experiment was performed in which the ingot plate thickness was 80 mm and the mold plate thickness of Example 1 was 10 mm. The cooling rate and the cooling capacity of the mold were insufficient, resulting in generation of coarse particles and mold surface failure. Slab ingots not only require tens of millimeters of grinding from the surface, but also break during hot rolling.
비교예 3: 열간압연의 실패예Comparative Example 3 Example of Failure of Hot Rolling
실시예 1의 조건으로 잉곳의 폭압연을 실시하지 않고 직접 열간압연을 실시했지만 3 패스 째 단부 균열이 30 mm 정도 발생했다.Although hot rolling was performed directly, without performing ingot rolling of the ingot on the conditions of Example 1, the edge crack of the 3rd pass generate | occur | produced about 30 mm.
실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 제조 조건 및 수득된 결과를 표 1에 정리하여 표기한다.The production conditions and obtained results of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 are summarized in Table 1 and described.
실시예 2Example 2
본 실시예는 AZ 21 상당의 마그네슘 합금의 슬래브(170 mm 두께, 600 mm 폭, 1500 mm 길이)를 사용한 실시예를 나타낸다.This example shows an embodiment using slabs (170 mm thick, 600 mm wide, 1500 mm long) of magnesium alloy equivalent to AZ 21.
주형(1)의 판 두께는 수학식 1에 의해 구한 30 mm 판 두께의 연강판을 사용하여 도 2의 형상으로 조립했다. 600 mm×1500 mm의 한 면은 떼어낼 수 있도록 시공했다. 이 주형 내면에 염화마그네슘을 주체로 하는 이형제를 도포하고, 건조 후 약 200 ℃까지 버너 가열했다.The plate thickness of the mold 1 was assembled into the shape of FIG. 2 using the mild steel plate of the 30-mm board thickness calculated | required by Formula (1). One side of 600 mm x 1500 mm was constructed to be removable. The mold release agent mainly containing magnesium chloride was apply | coated to this mold inner surface, and the burner was heated to about 200 degreeC after drying.
용탕 주입은 170 mm×1500 mm 면을 상면으로 하여 주조를 실시했다. 한편, 마그네슘 합금은 버너 화로로 용해하고 660 ℃에서 정련 및 탈가스 처리를 실시했다. 출탕 직전 720 ℃까지 과열하고, 도가니(2)에 출탕하여 690 ℃에서 주조를 실시했다. 주조 속도는 1100 cm3/초로 하고, 주조 후 응고 완료까지의 시간은 6분이었다.In the molten metal injection, casting was performed with the upper surface of 170 mm x 1500 mm. On the other hand, the magnesium alloy was melted in a burner furnace and refined and degassed at 660 ° C. It heated up to 720 degreeC just before tapping, tapped the crucible 2, and casted at 690 degreeC. The casting speed was 1100 cm 3 / sec, and the time from the casting to completion of the solidification was 6 minutes.
응고 완료 후 잉곳 표면 손질을 실시하고(66 mm 두께, 400 mm 폭, 1200 mm 길이) 열간압연에 제공했다.After solidification was completed, ingot surface trimming (66 mm thickness, 400 mm width, 1200 mm length) was provided for hot rolling.
주조 후 슬래브는 불활성 분위기에서 430 ℃ 설정으로 4시간 동안 균질화 처리를 실시하고, 이 처리후 즉시 580 mm 폭의 것을 534 mm 폭으로 하는 폭압연(8%)을 실시하며, 1 패스 25 내지 50%의 열간압연을 판 두께 150 mm에서 47 mm로 실시하고, 재가열(430 ℃ 설정의 불활성 분위기에서 4시간 가열) 후 즉시 1 패스 25 내지 50%의 열간압연을 판 두께 47 mm에서 8.0 mm로 실시했다.After casting, the slab was subjected to homogenization for 4 hours at 430 ° C. in an inert atmosphere, and immediately after this treatment, width rolling (8%) of 580 mm width to 534 mm width was carried out. One pass 25 to 50% Hot rolling was carried out at a sheet thickness of 150 mm to 47 mm, and immediately after reheating (heating for 4 hours in an inert atmosphere at a 430 ° C. setting), one pass 25 to 50% of hot rolling was performed at a sheet thickness of 47 mm to 8.0 mm. .
이상의 공정에 의해 슬래브 및 압연 코일을 작성했지만 수득된 슬래브 잉곳에는 내부에 수mm 입경을 초과하는 조대화된 입자의 개재가 관찰되지 않았다. 또한, 열연 후 조직에도 조대화된 입자에 기인한 균열은 발생하지 않았고 폭 방향 단부 균열도 발생하지 않았다. 이에 따라, 이 방법에 의해 양호한 압연이 가능하다는 것이 확인되었다.Although the slab and the rolling coil were produced by the above process, the intervening of the coarsened particle | grains exceeding a few mm particle diameter was not observed in the obtained slab ingot. In addition, cracks due to coarse particles did not occur in the structure after the hot rolling, and no widthwise end cracks occurred. This confirmed that favorable rolling was possible by this method.
비교예 4: 주형 예열 온도 및 용탕 주입 온도 선정의 실패예 1Comparative Example 4: Failure Example 1 of Mold Preheating Temperature and Melt Injection Temperature Selection
실시예 2와 동일한 주형을 사용하고 주형 온도 140 ℃ 및 용탕 주입 온도 650 ℃에서 실험을 실시했다. 주조 도중에 용탕의 응고가 개시되고 용탕 주름 등의 주형 표면 불량을 초래했다. 수득된 슬래브 잉곳의 표면 결함부를 표면 연삭한 후 열간압연했다. 열간압연 시 슬래브 잉곳에 내재하는 결함부에서 압연 방향에 직각인 균열이 발생했다.The same mold as in Example 2 was used and the experiment was conducted at a mold temperature of 140 ° C. and a melt injection temperature of 650 ° C. Solidification of the molten metal was initiated during casting, resulting in mold surface defects such as melted wrinkles. The surface defects of the obtained slab ingot were surface ground and then hot rolled. During hot rolling, cracks orthogonal to the rolling direction occurred at the defects inherent in the slab ingot.
비교예 5: 주형 예열 온도 및 용탕 주입 온도 선정의 실패예 2Comparative Example 5 Failure of Selection of Mold Preheating Temperature and Melt Injection Temperature
실시예 2와 동일한 주형을 사용하고 주형 온도 275 ℃ 및 용탕 주입 온도 700 ℃에서 실험을 실시했다. 주조 후 응고 속도 부적당성에 의해 눌어붙는 등의 주형 표면 불량을 초래했다. 수득된 슬래브 잉곳의 표면 결함부를 표면 연삭한 후 열간압연했다. 열간압연 시 슬래브 잉곳에 내재하는 결함부에서 압연 방향에 직각인 균열이 발생했다.The same mold as in Example 2 was used, and the experiment was conducted at a mold temperature of 275 ° C and a molten metal injection temperature of 700 ° C. The casting surface defects, such as crushing, were caused by the solidification rate inadequacy after casting. The surface defects of the obtained slab ingot were surface ground and then hot rolled. During hot rolling, cracks orthogonal to the rolling direction occurred at the defects inherent in the slab ingot.
비교예 6: 주형 예열 온도 및 용탕 주입 온도 선정의 실패예 3Comparative Example 6: Failure of Selection of Mold Preheating Temperature and Melt Injection Temperature 3
실시예 2와 동일한 주형을 사용하고 주형 온도 275 ℃ 및 용탕 주입 온도 750 ℃에서 실험을 실시했다. 주조 후 응고 속도 부적성에 의해 결정립이 조대화되었다. 수득된 슬래브 잉곳의 열간압연 시 균열이 발생하고 재료가 파단되었다.The same mold as in Example 2 was used, and the experiment was conducted at a mold temperature of 275 ° C and a melt injection temperature of 750 ° C. The grain coarsened by the solidification rate inadequacy after casting. During hot rolling of the obtained slab ingot, cracks occurred and the material broke.
실시예 2 및 비교예 4 내지 6의 제조 조건 및 수득된 결과를 표 2에 정리하여 표기한다.The production conditions and obtained results of Example 2 and Comparative Examples 4 to 6 are summarized in Table 2 and described.
본 발명에 의해 열간단조 공정을 거치지 않고 열간압연을 실시할 수 있고, 예컨대 200 kg이 넘는 마그네슘 합금의 대형 코일의 제조가 가능하다.According to the present invention, hot rolling can be performed without undergoing a hot forging process, and for example, a large coil of magnesium alloy of more than 200 kg can be manufactured.
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