KR20170091612A - 도전성 금속 시트 제조 방법 및 도전성 금속 시트 제조 장치 - Google Patents

도전성 금속 시트 제조 방법 및 도전성 금속 시트 제조 장치 Download PDF

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Abstract

단시간에 고품질의 도전성 금속 시트를 얻는 도전성 금속 시트 제조 방법 및 제조 장치를 제공한다. 용해로로부터 유출시킨 도전성 금속의 용탕을 냉각 장치에 의해 냉각, 고화하여 도전성 금속 시트로 하는데 있어서, 도전성 금속의 전체가 용탕의 상태에 있는 원료품을 냉각에 의해 일부가 고화하고 나머지가 용탕의 상태에 있는 전제품으로 한 후, 다시 냉각하여 용탕의 전체가 고화한 제품으로서의 도전성 금속 시트로 하는 것으로서, 원료품 또는 전제품에 대하여 두께 방향으로 영구 자석에 의한 자기장 장치에 의해 자기장을 걸고, 또한 적어도 자기장 장치의 길이 방향의 전후에 있어서, 원료품 및 반제품의 용탕의 적어도 한쪽에 교류 전류를 흐르게 하여 자기장과 교차시키고, 이에 따라, 원료품 및 반제품에 있어서의 용탕의 적어도 한쪽에 교차에 의한 전자력에 의하여 진동을 부여하여 용탕을 개질하고, 이후 모든 용탕이 고화한 도전성 금속 시트로 한다.

Description

도전성 금속 시트 제조 방법 및 도전성 금속 시트 제조 장치{METHOD FOR PRODUCING CONDUCTIVE METAL SHEET AND DEVICE FOR PRODUCING CONDUCTIVE METAL SHEET}
본 발명은 도전성 금속 시트 제조 방법 및 도전성 금속 시트 제조 장치에 관한 것이다.
알루미늄 합금 시트를 제조하는 것으로서, 예를 들면, 특허 문헌 1 등에 개시된 것이 있었다. 특허 문헌 1 등에 기재된 방법은 알루미늄 합금 시트 재료를 열간 압연하고, 실질적인 중간 냉각 및 급랭을 실시하지 않고 어닐링(annealing)하여 용체화(溶體化) 열처리하는 단계를 포함하는 알루미늄 시트 재료를 제조하는 방법이다.
특허 문헌 1: 일본국 특허공개 제1994-71303호 공보 특허 문헌 2: 일본국 특허공개 제1994-71304호 공보 특허 문헌 3: 일본국 특허공개 제1995-11402호 공보
특허 문헌 1 등의 방법은 이른바 별도의 배치 처리(batch processing)를 필요로 하지 않고 알루미늄 합금 시트를 얻을 수 있는 방법이다. 그러나, 본 발명자는 종래의 기술에 의한 것보다 더욱 품질적으로 우수한 도전성 금속 시트를 단시간에 제공하려는 본건 발명의 특유한 과제를 가지며, 본 발명은 이와 같은 본 발명자의 특유한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 도전성 금속 시트 제조 방법 및 도전성 금속 시트 제조 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 실시 형태의 도전성 금속 시트를 제조하는 방법은,
용해로로부터 유출시킨 도전성 금속의 용탕을 냉각 장치에 의해 냉각, 고화하여 도전성 금속 시트로 하는데 있어서, 도전성 금속의 전체가 용탕의 상태에 있는 원료품을 냉각에 의해 일부가 고화하고 나머지가 용탕의 상태에 있는 전(前)제품으로 한 후, 다시 냉각하여 용탕의 전체가 고화한 제품으로서의 도전성 금속 시트로 하는 도전성 금속 시트 제조 방법으로서, 원료품 또는 전제품에 대하여 두께 방향으로 영구 자석에 의한 자기장 장치에 의해 자기장을 걸고, 또한 적어도 자기장 장치의 길이 방향의 전후에 있어서, 원료품 및 반제품의 용탕의 적어도 한쪽에 교류 전류를 흐르게 하여 자기장과 교차시키고, 이에 따라, 원료품 및 반제품에 있어서의 용탕의 적어도 한쪽에 상기 교차에 의한 전자력에 의해 진동을 부여하여 용탕을 개질하고, 이후 모든 용탕이 고화한 도전성 금속 시트로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 형태의 도전성 금속 시트를 제조하는 장치는,
용해로로부터 유출시킨 도전성 금속의 용탕을 냉각 장치에 의해 냉각, 고화하여 도전성 금속 시트로 하는데 있어서, 도전성 금속의 전체가 용탕의 상태에 있는 원료품을 냉각에 의해 일부가 고화하고 나머지가 용탕의 상태에 있는 전제품으로 한 후, 다시 냉각하여 용탕의 전체가 고화한 제품으로서의 도전성 금속 시트로 하는 도전성 금속 시트 제조 장치로서,
원료품 또는 전제품에 대하여 두께 방향으로 자기장을 거는 영구 자석에 의한 자기장 장치 및
자기장과 교차하여 용탕을 진동시켜서 개질하는 전자력을 발생시키는 교류 전류를 원료품 및 전제품의 적어도 한쪽에 흐르게 하는 제 1 전극 및 제 2 전극을 가지는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태의 도전성 금속 시트 제조 장치의 주요부를 도시한 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시 형태의 도전성 금속 시트 제조 장치의 주요부를 도시한 개략 구성도이다.
도 3은 도 1의 일부를 선택적으로 도시하고, 도전성 금속 시트에 가하는 자기장과 전류의 관계를 도시한 설명도이다.
도 4(a)는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도로서, 자기장, 전류, 전자력의 관계를 도시한 설명도이다.
도 4(b)는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도로서, 자기장, 전류, 전자력의 관계를 도시한 다른 설명도이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태의 도전성 금속 시트 제조 장치의 주요부를 도시한 개략 설명도이다. 이러한 장치는 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 용해로(1) 중의 도전성 금속의 용탕(M)을 전자력에 의하여 결정립의 미세화를 도모하여 개질하고, 출력측으로부터 적당한 장력으로 잡아 당겨서 고품질의 제품(도전성 금속 시트)(P)로서 다음 단계로 송출하는 것이다. 도전성 금속은 예를 들면, Al, Cu, Zn, 또는 이들 중 적어도 2개의 합금, 또는 Mg 합금 등의 전도체(도전체) 등의 비철 금속, 또는 철 금속 등의 도전성 금속이다. 이러한 제품(P)은 공지와 같이, 재차 각종 처리가 실시되어 보다 얇고, 또한 보다 고품질의 최종 제품으로서의 도전성 금속 시트로 된다. 이러한 의미에서 본 발명으로부터 얻어지는 도전성 금속 시트는 도전성 금속 시트(sheet)용재(用材)라고 하여야 하지만, 여기에서는 단순히 도전성 금속 시트로 부르기로 한다.
도전성 금속 시트 제조 장치는 보다 상세하게는, 도전성 금속의 용탕(M)을 수납하는 용해로(1)를 가진다. 이러한 용해로(1)의 다음 단계에는 탈가스와 여과를 실시하는 정화 장치로서의 액 저장부(3)가 설치된다. 액 저장부(3)의 출구측에는 용탕(M)을 흐르게 하는 통으로서의 유로(5)가 설치된다. 이러한 유로(5) 중에 있어서 도전성 금속은 액상 상태, 즉, 용탕(M)의 상태에 있다. 이러한 유로(5)의 도중에 후술하는 바와 같이 용탕(M)을 진동(또는 회전)시켜서 품질을 개선하는 품질 개선 장치(7)의 일부로서의 자기장 장치(21)가 설치된다.
이러한 유로(5)의 출구측에 용탕(M)을 냉각하여 도전성 금속 시트로 하는 냉각 장치(8)가 설치된다. 즉, 공지와 같이, 유로(5)의 출구측에는 용탕(M)이 흘러들어서 폭 및 두께가 결정되는 직사각형상의 형틀체(미도시)가 연결되고, 이러한 형틀체를 사이에 두고 상하에 냉각 장치(8)가 설치된다. 이러한 냉각 장치(8)에 의해 용탕(M)은 점차 고화하지만, 그 고화의 속도는 도전성 금속 시트를 잡아당기는 속도에 의존한다. 즉, 예를 들면, 인출 속도가 느린 경우에는 용탕(M)은 후술하는 상대측의 풀리(11a)에서 나올 때에 완전히 고화하여 제품(P)(즉, 시트의 내부까지 고화된 제품(P))으로 되고, 빠른 경우에는 용탕(M)은 상대측의 풀리(11a)에서 나올 때에 표면만이 고화하고, 내부가 용탕(M)의 상태에 있는 전제품(Pp)으로 된다.
보다 상세하게는, 이러한 냉각 장치(8)는 상부 냉각 장치(8u)와 하부 냉각 장치(8d)를 구비하고, 함께 대략 동일한 구성으로 되어 있다. 따라서 우선, 상부 냉각 장치(8u)에 대하여 설명하면, 한쌍의 풀리(11a, 11b) 간에 냉각용의 벨트(13)가 걸려 있다. 풀리(11a, 11b)는 적어도 한쪽이 회전 구동되고, 이에 따라, 벨트(13)가 도 1의 시계 방향으로 회전한다. 벨트(13)는 제품(P) 등의 재료의 도전성 금속에 대하여 반응하지 않는 안정적인 재료(스테인레스강, 동 등)로 구성되고, 이른바 스틸 벨트를 이용할 수 있다. 이러한 벨트(13)는 도면에서도 알 수 있는 바와 같이, 제품(P) 등과 도 1의 하측에서 접하여 제품(P) 등을 냉각할 수 있게 된다. 이러한 벨트(13)의 근처에 벨트(13)를 냉각하는 냉각 장치 본체(15)가 설치된다. 이러한 냉각 장치 본체(15)는 벨트(13)를 냉각하는 것이면 좋고, 특별히 그 구조는 한정되지 않지만, 예를 들면, 냉각용의 액체를 벨트(13)에 분사하는 구성 등을 채용할 수 있다. 또한, 내부를 물이 흐르는 이른바 수냉 장치로서의 워터 재킷으로 할 수도 있다. 이에 따라, 냉각된 벨트(13)가 제품(P) 등을 냉각한다. 이에 따라, 고체로 된 제품(P)이 얻어지고, 다음 단계로 보내어진다. 이상에서는 도 1의 상부 냉각 장치(8u)에 대하여 서술하였지만, 하부 냉각 장치(8d)는 상부 냉각 장치(8u)와 동등하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
그리고, 냉각 장치(15)로부터 나온 제품(P)과, 용해로(1) 중의 용탕(M)에 각각 전기적으로 접속한 하류측의 전극(17a)과 상류측의 전극(17b)이 설치된다. 이들의 전극(17a, 17b)은 품질 개선 장치(7)의 일부를 구성하는 것이다. 이들의 전극(17a, 17b)은 배선(19a, 19b)에 의해 전원(18)에 연결된다. 이러한 전원(18)은 교류 및 직류의 전류를 전극(17a, 17b) 간에 흐르게 할 수 있고, 또한 극성의 반전, 전압, 전류, 주파수의 조절이 가능한 것으로서 구성된다.
이 전원(18)에 의해 전극(17a, 17b) 간에 전류(I)를 흐르게 할 수 있다. 즉, 전원(18), 배선(19a), 전극(17a), 제품(P), 유로(5) 중의 용탕(M), 액 저장부(3) 중의 용탕(M), 용해로(1) 중의 용탕(M), 배선(19b), 전원(18)이라는 전류로가 형성되고, 이러한 전류로 중을 예를 들면, 전원(18)에서 설정한 주파수로 교류 전류를 흐르게 할 수 있다. 이 전류로의 도중에 품질 개선 장치(7)의 자기장 장치(21)가 설치된다. 즉, 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 자기장 장치(21)는 유로(5)를 사이에 두고 도 1에서 상하에 배치된 영구 자석(21a, 21b)을 가진다. 도 1에 있어서는, 자력선(ML)은 도 1에서 위로부터 아래로 움직인다. 유로(5)는 슬래브나 빌릿(billet) 등과 비교하면 얇기 때문에 이른바 자기장 효율은 매우 좋고, 자기장 장치(21)를 자기장 강도가 낮은 것으로 하여도 결정립의 미세화 등의 품질 개선은 고효율로 실시된다.
그리고, 유로(5) 중의 용탕(M)에는 전류(I)(1a, 1b)가 도 1에서 좌우 방향으로 흐르고, 상하로 자력선(ML)이 움직이고 있기 때문에 용탕(M)에는 플레밍의 법칙에 따른 전자력이 작용하고, 예를 들면, 전류(I)가 교류인 경우에는, 용탕(M)은 진동하도록 구동되고, 용탕(M)의 품질 개선, 즉, 결정립의 미세화, 균일화가 실시된다.
도 3, 도 4(a) 및 4(b)는 품질 개선 시의 전류(I)(1a, 1b), 자력선(ML), 전자력(Fa, Fb)의 모습을 도시한 것이다. 도 3은 도 1의 일부를 도시하고, 도 4(a), (b)는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면 설명도이다. 도 4(a)는 도 3에 있어서 오른쪽 방향으로 전류(I(a))가 흐르는 경우, (b)는 왼쪽 방향으로 전류(I(b))가 흐르는 경우의 용탕(M)에 가해지는 전자력(Fa, Fb)를 도시한다. 전원(18)의 주기(5㎐나 30㎐)에 따라서 용탕(M)에는 전자력(Fa, Fb)가 번갈아 가해지고, 용탕(M)은 진동하여 용탕(M)의 품질 개선이 실시되게 된다. 앞서도 간단히 서술하였지만, 대상으로 하는 용탕(M)은 얇기 때문에 자기장 장치(21)에 의한 자기장 강도뿐만 아니라, 흐르는 전류(I)가 적어도 좋다. 이로부터, 본 실시 형태에 의한 전류 소비는 매우 적은 것으로 할 수 있다.
즉, 도전성 금속 시트 제조 장치에서는 앞서도 간단히 서술하였지만, 용탕(M)은 용해로(1), 액 저장부(3), 유로(5), 냉각 장치(8)를 통해 흐르게 되어 고체 상태의 제품(P)으로 되지만, 그 도중의 유로(5)에 있어서, 전부가 액체 상태인 용탕(M)이어도 또는 외주가 고체화하여 내부만이 액체 상태이어도 자기장 장치(21)로부터의 자력선(ML)과 전극(17a, 17b) 간을 흐르는 전류(I)에 의한 전자력(Fa, Fb)에 의해 용탕(M)이 진동되어 개질된다. 즉, 용탕(M)의 품질 개선을 실시하는데는, 용탕(M)이 고화하기 전의 어느 쪽인가의 위치에 있어서, 자력선(ML)과 자기장을 걸면 좋다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시 형태의 도전성 금속 시트 제조 장치를 도시한다. 이러한 실시 형태가 도 1의 실시 형태와 다른 바는, 자기장 장치(21)를 냉각 장치 본체(15)의 근처에 설치한 점에 있다. 이 경우에는, 유로(5)로부터 나온 용탕(M)은 이미 냉각 장치(8)의 후측의 풀리(11b)를 통과하여 벨트(13)에서 약간 냉각되기 때문에 외부는 고화하고, 내부만이 용탕(M)의 상태에 있어도 내부의 용탕(M)이 상기와 마찬가지로 하여 개질된다. 또한, 이러한 실시 형태에서는 용탕(M)이 고화하기 직전에 있어서 그 품질 개선을 실시한다고 할 수 있다. 그 때문에, 완성된 제품(P)은 고품질의 용탕(M)이 그대로 고화하여 보다 고품질의 제품을 얻을 수 있다.
상기한 바로부터 알 수 있는 바와 같이, 각 실시 형태에 따르면, 자기장 장치(21)에 있어서의 자기장 강도가 낮아도, 또한, 전극(17a, 17b) 간에 흐르는 전류(I)가 작아도 대상물로서의 용탕(M) 또는 전제품(Pp)이 얇은 것이기 때문에 고효율로 품질의 개선을 실시할 수 있다. 또한, 용해로 중의 용탕(M)으로부터 직접 도전성 금속 시트(알루미늄의 시트 등)를 매우 단시간에 만들 수 있다.

Claims (10)

  1. 용해로로부터 유출시킨 도전성 금속의 용탕을 냉각 장치에 의해 냉각, 고화하여 도전성 금속 시트로 하는데 있어서, 상기 도전성 금속의 전체가 용탕의 상태에 있는 원료품을 냉각에 의해 일부가 고화하고 나머지가 용탕의 상태에 있는 전제품으로 한 후, 다시 냉각하여 용탕의 전체가 고화한 제품으로서의 상기 도전성 금속 시트로 하는 도전성 금속 시트 제조 방법으로서, 상기 원료품 또는 상기 전제품에 대하여 두께 방향으로 영구 자석에 의한 자기장 장치에 의해 자기장을 걸고, 또한 적어도 상기 자기장 장치의 길이 방향의 전후에 있어서, 상기 원료품 및 상기 반제품의 용탕의 적어도 한쪽에 교류 전류를 흐르게 하여 상기 자기장과 교차시키고, 이에 따라, 상기 원료품 및 상기 반제품에 있어서의 용탕의 적어도 한쪽에 상기 교차에 의한 전자력에 의해 진동을 부여하여 용탕을 개질하고, 이후 모든 용탕이 고화한 상기 도전성 금속 시트로 하는 것을 특징으로 하는
    도전성 금속 시트 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교류 전류를 흐르게 하는 제 1 전극과 제 2 전극을 준비하고, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 한쪽을 상기 도전성 금속 시트에 전기적으로 접속시키고, 다른쪽을 상기 용해로 중의 용탕에 전기적으로 접속시키는 것을 특징으로 하는
    도전성 금속 시트 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 교류 전류를 흐르게 하는 제 1 전극과 제 2 전극을 준비하고, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 한쪽을 상기 자기장 장치의 출구측에 있어서의 상기 원료품 또는 상기 반제품에 전기적으로 접속시키고, 다른쪽을 상기 자기장 장치의 입구측의 상기 원료품 또는 전제품에 전기적으로 접속시키는 것을 특징으로 하는
    도전성 금속 시트 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 장치의 전단에 있어서 상기 자기장 장치에 의해 상기 원료품 또는 상기 전제품에 대하여 자기장을 거는 것을 특징으로 하는
    도전성 금속 시트 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 장치에 의한 냉각 중에 있어서 상기 자기장 장치에 의해 상기 원료품 또는 상기 전제품에 대하여 자기장을 거는 것을 특징으로 하는
    도전성 금속 시트 제조 방법.
  6. 용해로로부터 유출시킨 도전성 금속의 용탕을 냉각 장치에 의해 냉각, 고화하여 도전성 금속 시트로 하는데 있어서, 상기 도전성 금속의 전체가 용탕의 상태에 있는 원료품을 냉각에 의해 일부가 고화하고 나머지가 용탕의 상태에 있는 전제품으로 한 후, 다시 냉각하여 용탕의 전체가 고화한 제품으로서의 상기 도전성 금속 시트로 하는 도전성 금속 시트 제조 장치로서,
    상기 원료품 또는 상기 전제품에 대하여 두께 방향으로 자기장을 거는 영구 자석에 의한 자기장 장치 및
    상기 자기장과 교차하여 용탕을 진동시켜서 개질하는 전자력을 발생시키는 교류 전류를 상기 원료품 및 상기 전제품의 적어도 한쪽에 흐르게 하는 제 1 전극 및 제 2 전극을 가지는 것을 특징으로 하는
    도전성 금속 시트 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 한쪽은 상기 도전성 금속 시트에 전기적으로 접속시키는 것으로서 구성되고, 다른쪽은 상기 용해로 중의 용탕에 전기적으로 접속시키는 것으로서 구성되는 것을 특징으로 하는
    도전성 금속 시트 제조 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 한쪽은 상기 자기장 장치의 출구측에 있어서의 상기 원료품 또는 상기 반제품에 전기적으로 접속시키는 것으로서 구성되고, 다른쪽은 상기 자기장 장치의 입구측의 상기 원료품 또는 상기 반제품에 전기적으로 접속시키는 것으로서 구성되는 것을 특징으로 하는
    도전성 금속 시트 제조 장치.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기장 장치는 상기 냉각 장치의 전단에 있어서 상기 원료품 또는 상기 전제품에 대하여 자기장을 거는 것으로서 구성되는 것을 특징으로 하는
    도전성 금속 시트 제조 장치.
  10. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기장 장치는 상기 냉각 장치에 의한 냉각 중에 있어서 상기 원료품 또는 상기 전제품에 대하여 자기장을 거는 것으로서 구성되는 것을 특징으로 하는
    도전성 금속 시트 제조 장치.
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