KR100377314B1 - 로스트 왁스 주조용 폐왁스의 재생방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정밀 주조법의 일종인 로스트 왁스법(Lost wax process)에 의해 주형을 제조하고 난 뒤 버려지는 폐왁스를 오토 그래프(Auto graph)로부터 수거하여 재생하기 위한 폐왁스의 재생방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명은 오토 그래프에서 회수한 왁스를 로스트 왁스법의 증기가열 용해장치로 가열한 후 2회 이상의 정화과정을 거쳐 수분 및 불순물을 제거하고, 최종적으로 여과지를 이용한 필터링 과정을 통하여 왁스 내에 잔존하는 불순물을 완전히 제거하는 것이다.

이와 같은 본 발명은 로스트 왁스법의 증기가열 용해장치를 그대로 이용하여 폐왁스를 가열하므로써 수분 및 불순물을 제거하는 것이므로 재생시간이 짧고, 별도의 부대설비가 필요치 않아 소요되는 비용을 최소화 할수 있으며, 왁스의 회수 및 재생 싸이클을 연속적으로 실시할수 있다.

또한, 가열에 의해 1차로 수분 및 불순물이 제거된 왁스를 여과지에 의한 필터링 방식을 통하여 최종적으로 불순물을 제거하므로써 왁스의 조성 및 특성에는 전혀 변화를 주지 않게 되어 제품의 신뢰성을 기할수 있으며, 양산화가 용이한 장점이 있다.

Description

로스트 왁스 주조용 폐왁스의 재생방법 및 그 장치{Regenerating method of wasted wax for lost wax casting process and apparatus thereof}

본 발명은 정밀 주조법의 일종인 로스트 왁스법(Lost wax process)에 의해 주형을 제조하고 난 뒤 버려지는 폐왁스를 오토 그래프(Auto graph)로부터 수거하여 재생하기 위한 폐왁스의 재생방법 및 그 장치에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 오토 그래프(Auto graph)로부터 폐왁스를 수거한 뒤 2회 이상의 정화과정을 거쳐 수분 및 불순물을 제거하고, 여과지를 이용하여 최종적으로 불순물을 제거하므로써 왁스가 갖고 있는 고유의 조성 및 특성에는 변화를 주지 않으면서 왁스의 재사용이 가능하도록 한 로스트 왁스 주조용 폐왁스의 재생방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 정밀 주조법의 일종인 로스트 왁스법(Lost wax process)은 금형 내에 왁스를 녹여 넣어 모형을 만들고, 이 모형을 주형재 속에 묻어 건조시킨 후 가열하여 녹여낸 다음 이 모형을 재차 가열하여 완전히 연소 제거시키므로써 주형을 만드는 방법이다.

이와 같은 방법으로 형성된 주형에는 모형이 제거된 자리에 그와 동일한 형상의 중공부가 남게 되며, 이 중공부에 용융합금을 주입한 후 고화시켜 주물을 얻게된다.

이 방법은 타 주조법에 비해 정밀도가 높고 표면이 깨끗하며 복잡한 형태의주물을 얻을 수 있는 장점이 있다.

즉, 로스트 왁스법에 의한 주조법은 제품의 모형이나 탕도, 탕구 등을 사전에 왁스로 형성하고, 이것들을 조립하여 애이라고 칭하는 왁스모형을 형성한 다음, 이 모형의 표면에 내화물을 입혀서 주형을 형성하는 것이다.

또한, 주형이 완성되면 이를 건조시킨 다음 주형 내의 왁스에 열을 가하므로써 용융된 왁스가 탕구를 통하여 흘러내리게 하는 방법으로 왁스가 있던 자리에 중공부를 형성하고, 이 중공부에 용융합금을 주입하여 중공부와 동일한 형상의 주물을 얻는다.

상기 동작중, 1회 이상 사용한 왁스는 재생하기 위하여 회수하며, 왁스를 회수할 때는 왁스모형의 탕구를 밑으로 처지게 한 후 오토 그래프의 내부를 가열하여 성형된 왁스가 녹아서 상기 탕구를 통하여 흘러내리게 한다.

그러나, 상기와 같은 방법으로 금형에서 회수한 왁스는 훼손된 상태로서 그 내부에 불순물이나 수분을 함유하고 있기 때문에 이 왁스를 재차 모형으로 사용하기 위해서는 왁스 내의 불순물이나 수분을 제거하여 품질을 원상태로 회복시켜 주어야 한다.

종래에는 회수된 왁스를 재생하기 위하여 열처리 중탄법을 사용하였던 바, 이 방법은 수분이나 불순물을 완전히 제거하기 어렵고, 왁스를 일정한 온도로 유지시킬 필요가 있으므로 장시간에 걸쳐 중간열을 가해주어야 하기 때문에 왁스의 조성 및 특성에 변화가 생기기 쉬우며, 공정상 양산화 하기가 어려운 단점이 있었다.

또 다른 선행기술로는 일본국 공개특허공보 소56-139253호에 게재된 "로스트왁스 주조법의 증기 탈납법에 의한 왁스 회수방법"이 있다.

위 소56-139253호의 내용을 요약하면, 오토 그래프에서 꺼낸 왁스에서 불순물을 제거한 후 왁스를 급속히 냉각시켜 동결하고, 동결시킨 왁스를 진공상태로 승화시켜 왁스에서 수분을 제거하는 것이다.

그러나, 이 방법은 불순물이 제거된 왁스를 급속히 동결시켜야 하고, 동결된 왁스를 진공상태에서 승화시켜 수분을 제거하는 것이므로 급격한 온도변화와 함께 진공장치 등의 부대설비가 필요하여 과다한 설비투자를 초래할 뿐만 아니라 왁스의 재생에 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 기술적인 과제는 오토 그래프에서 회수한 왁스를 가열한 후 2회 이상의 정화과정 및 필터링 과정을 거쳐 수분과 불순물을 제거하므로써 왁스의 조성 및 특성을 변화시키지 않고 재사용이 가능한 왁스를 얻을 수 있도록 한 것이다.

도 1은 본 발명의 재생장치를 설명하기 위한 개략도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 증기가열 용해조 11 : 투입구

12 : 배출구 20 : 보온탱크

21 : 투입구 22 : 배출구

30 : 교반 용해탱크 31 : 투입구

32 : 배출구 40 : 이송 압축펌프

50 : 필터 60 : 여과기

70 : 배관라인 71 : 이송펌프

80 : 배관라인 81 : 이송펌프

90 : 배관라인 91,92,93 : 밸브

100 : 배관라인 101,102 : 밸브

110 : 모터 120 : 샤프트

121 : 상부 교반익 122 : 하부 교반익

130 : 폐왁스 140 : 불순물

상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 오토 그래프에서 회수한 왁스를 로스트 왁스법의 증기가열 용해장치로 가열한 후 2회 이상의 정화과정을 거쳐 수분 및 불순물을 제거하고, 최종적으로 여과지를 이용한 필터링 과정을 통하여 왁스 내에 잔존하는 불순물을 완전히 제거하는 것이다.

이와 같은 본 발명은 로스트 왁스법의 증기가열 용해장치를 그대로 이용하여 폐왁스를 가열하므로써 수분 및 불순물을 제거하는 것이므로 재생시간이 짧고, 별도의 부대설비가 필요치 않아 소요되는 비용을 최소화 할수 있으며, 왁스의 회수 및 재생 싸이클을 연속적으로 실시할수 있다.

또한, 가열에 의해 1차로 수분 및 불순물이 제거된 왁스를 여과지에 의한 필터링 방식을 통하여 최종적으로 불순물을 제거하므로써 왁스의 조성 및 특성에는 전혀 변화를 주지 않게 되어 제품의 신뢰성을 기할수 있으며, 양산화가 용이한 장점이 있다.

이하에서 본 발명의 재생방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 재생방법은 로스트 왁스 주조법의 오토 그래프에서 회수한 왁스를 로스트 왁스법의 증기가열 용해조에 투입하여 가열하므로써 폐왁스 속에 포함된 수분 및 불순물을 1차로 제거하는 1차 정화과정과;

상기 1차 정화된 폐왁스를 증기가열 용해조로부터 인출한 뒤 보온탱크에 저장하여 수분 및 불순물을 2차로 제거하는 2차 정화과정 및;

상기 보온탱크 내의 용해된 왁스를 교반 용해탱크에 투입하여 교반과정을 거친 뒤 여과지가 구비된 압축 여과기를 통과시켜 잔류 불순물을 제거하는 필터링 과정; 으로 구성된다.

1차 정화과정은 로스트 왁스 주조장치의 오토 그래프에서 회수한 왁스를 같은 장치 내의 증기가열 용해조에 투입한 뒤 약 140℃ 이상의 고열로 가열하여 폐왁스 속에 포함된 수분 및 불순물을 1차로 제거하게 된다.

이 과정에서는 증기가열 용해조로 투입된 폐왁스가 가열과 함께 용해되고, 용해된 뒤에는 증발에 의해 수분이 제거되며, 다른 불순물은 침전에 의해 제거된다.

2차 정화과정은 1차 정화된 폐왁스를 증기가열 용해조로부터 인출하여 보온탱크에 일정시간 동안 저장해 놓으므로써 1차 정화과정과 마찬가지로 수분 및 불순물을 제거하는 과정이고, 이 2차 정화과정에 의해 수분은 거의 다 제거되고, 폐왁스 속에 침전된 미량의 불순물만이 남게 된다.

필터링 과정은 보온탱크의 왁스를 용해된 상태로 교반 용해탱크에 투입하여 교반시키고, 교반된 폐왁스를 압축 여과기를 통과시켜 그 속에 포함된 미량의 잔류 불순물을 여과지로 완전 제거하는 과정이다.

이 과정에 의해 폐왁스 속의 불순물이 완전히 제거되어 재사용이 가능한 상태로 되며, 본 발명은 이상과 같은 과정을 반복하여 폐왁스를 연속적으로 재생하게 된다.

이하 본 발명의 재생장치를 첨부된 실시예의 도면에 의거 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 재생장치를 설명하기 위한 개략도이다.

도시한 바와 같이 본 발명의 재생장치는 로스트 왁스 주조장치의 오토 그래프에서 회수한 폐왁스(130)를 가열하여 그 속에 포함된 수분 및 불순물(140)을 1차 제거하는 증기가열 용해조(10)와;

상기 증기가열 용해조(10)로부터 이송펌프(71)가 구비된 배관라인(70)을 통하여 이송된 폐왁스(130)를 일정시간 동안 저장하므로써 수분 및 불순물(140)을 2차로 제거하는 보온탱크(20)와;

상기 보온탱크(20)로부터 이송펌프(81)가 구비된 배관라인(80)을 통하여 이송된 폐왁스(130)를 모터(110)에 의해 회전하는 상하부 교반익(121,122)으로 교반시켜 폐왁스 속에 잔존하는 잔류 불순물의 분포상태와 조성 및 특성을 균일하게 유지시켜 주는 교반 용해탱크(30)와;

상기 교반 용해탱크(30)와 여과기(60)를 연결하는 배관라인(90)에 설치되어 교반된 폐왁스를 여과기로 강제 이송시키는 이송 압축펌프(40)와;

상기 교반 용해탱크(30)와 이송 압축펌프(40) 사이의 배관라인(90)에 설치되어 이송되는 폐왁스 속의 잔류 불순물을 제거하는 필터(50)와;

상기 이송 압축펌프(40)에 의해 이송된 폐왁스를 최종적으로 필터링 하는 여과기(60) 및;

상기 여과기(60)에서 필터링 된 재생왁스를 외부로 배출시키는 배관라인(100);으로 구성된다.

증기가열 용해조(10)는 호퍼 형상으로서 보일러의 스팀 파이프와 연결되어 상기 보일러에서 공급하는 약 140℃ 이상의 스팀열에 의해 가열된다.

상기 증기가열 용해조의 상측에는 오토 그래프에서 회수한 폐왁스 덩어리를 투입하기 위한 투입구(11)가 형성되고, 저면에는 상기 폐왁스의 용해와 함께 그 속에 포함된 불순물(140)이 침전 및 배출되는 배출구(12)가 형성된다.

보온탱크(20)는 증기가열 용해조(10)와 동일한 형태로서 그 상하측에 각각 용해된 폐왁스(130)가 투입되는 투입구(21)와 불순물(140)이 침전 및 배출되는 배출구(22)가 형성된다.

상기 보온탱크는 단열재로 감싸여져 있으며, 투입된 폐왁스를 용해된 상태로 일정시간 동안 보온을 유지시키게 된다.

교반 용해탱크(30)도 증기열 용해조(10) 및 보온탱크(20)와 동일한 형태로서 그 상하측에 각각 용해된 폐왁스(130)가 투입되는 투입구(31)와 배출구(32)가 형성된다.

상기 교반 용해탱크의 투입구(31) 상측에는 모터(11)가 설치되고, 상기 모터에 축설된 샤프트(120)가 탱크의 중심부에 입설되며, 상기 샤프트의 상하측에는 투입된 폐왁스를 교반시켜 주기 위한 상하부 교반익(121,122)이 설치된다.

이송 압축펌프(40)는 교반 용해탱크(30)의 배출구(32)와 여과기(60)를 연결하는 배관라인(90)에 설치되어 교반 용해탱크 내의 폐왁스를 여과기로 강제 이송시키는 역할을 하게 된다.

필터(50)는 그 내부에 폐왁스 속의 불순물을 제거하기 위한 여과지가 내장되어 있으며, 교반 용해탱크의 배출구(32)와 이송 압축펌프(40) 사이의 배관라인(90)에 설치된다.

여과기(60)는 통체로서 그 내부에 필터가 내장되어 있고, 상기 필터의 상측으로 투입된 폐왁스를 최종적으로 필터링 한 뒤 저면의 배관라인(100)을 통하여 외부로 배출시키는 역할을 하게 된다.

증기가열 용해조(10)와 보온탱크(20), 교반 용해탱크(30), 여과기(60) 사이에는 용해된 상태의 폐왁스를 이송시키기 위하여 이송펌프(71,81) 및 밸브(91,92,93)를 구비하는 배관라인(70,80,90)이 연결 설치된다.

또한, 여과기(60)의 저면에도 최종적으로 필터링 된 재생왁스를 외부로 배출시키기 위하여 밸브(101,102)를 구비하는 배관라인(100)이 설치된다.

상기와 같이 구성된 재생장치의 동작 및 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 증기가열 용해조(10)의 투입구(11)에 로스트 왁스 주조장치의 오토 그래프에서 회수한 폐왁스 덩어리를 투입한다.

투입된 폐왁스는 보일러에서 공급된 약 140℃ 이상의 스팀열에 의해 용해됨과 동시 그 속에 포함된 수분이 증발되고, 불순물(140)은 바닥면으로 침전되며, 침전된 불순물은 배출구(12)를 통하여 배출되므로써 폐왁스(130)에 포함된 수분 및 불순물(140)이 1차로 제거된다.

이때, 불순물(140)은 주로 용해와 동시 바닥면에 침전되어 외부로 배출된다.

1차로 수분과 불순물(140)이 제거된 폐왁스(130)는 이송펌프(71)에 의해 배관라인(70)을 통하여 보온탱크(20)의 투입구(21)로 유입된다.

보온탱크로 유입된 폐왁스(130)는 용해상태로 일정시간 동안 보온을 유지한 채 저장되므로써 상기 증기가열 용해조(10)에서 제거되지 못한 나머지 수분 및 불순물(140)이 증발 및 침전에 의해 2차로 제거하게 된다.

이때도, 침전된 불순물(140)은 저면의 배출구(22)를 통하여 외부로 배출된다.

2차로 수분 및 불순물이 제거된 폐왁스(130)는 이송펌프(81)가 설치된 배관라인(80)을 통하여 교반 용해탱크(30)의 투입구(31)로 투입된다.

교반 용해탱크로 투입된 폐왁스(130)는 모터(110)에 의해 회전하는 상하부 교반익(121,122)에 의해 골고루 혼합되어 폐왁스 속의 잔류 불순물과 조성 및 특성의 분포상태가 균일하게 유지된다.

교반된 폐왁스는 이송 압축펌프(40)에 의해 배출구(32)와 연결된 배관라인(90)으로 유입된다.

이 폐왁스는 배관라인(90)으로 유입된 뒤 밸브(91)와 필터(50)를 통과하면서 잔류 불순물이 제거되고, 계속해서 이송 압축펌프에 의해 밸브(92,93)를 통과한 뒤 여과기(60)의 상측으로 유입된다.

여과기로 유입된 폐왁스는 필터를 통과하면서 필터링 되어 최종적으로 불순물이 완전히 제거된 상태로 배관라인(100)을 통하여 배출되며, 이 배출되는 폐왁스는 왁스의 품질규격 ASH(회분) 0.01% 이내로 품질이 회복된 재생왁스이다.

본 발명의 재생장치는 상기와 같은 동작이 반복되어 폐왁스를 연속적으로 재생하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 오토 그래프에서 회수한 왁스를 로스트 왁스장치의 증기가열 용해장치로 가열한 후 2회 이상의 정화과정을 거쳐 수분 및 불순물을 제거하고, 최종적으로 여과지를 이용한 필터링 과정을 통하여 왁스 내의 잔류 불순물을 완전히 제거하여 재생왁스를 제조하는 것이다.

따라서, 본 발명은 로스트 왁스장치의 증기가열 용해장치를 그대로 이용하여 폐왁스 속의 수분 및 불순물을 제거하므로써 왁스의 회수 및 재생 싸이클을 연속적으로 실시할수 있고, 재생시간을 단축시킬수 있다.

또한, 별도의 부대설비가 필요없어 재생에 소요되는 비용을 최소화 할수 있으며, 공해방지에도 유용한 효과가 있다.

아울러, 폐왁스에 별도의 약품을 투입하는 것이 아니라, 가열에 의해 1차로 수분 및 불순물이 제거된 왁스를 여과지를 이용한 필터링 방식으로 불순물을 제거하므로써 왁스의 조성 및 특성에는 전혀 변화를 주지 않게 되어 제품의 신뢰성을 기할수 있으며, 양산화가 용이한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 로스트 왁스 주조법의 오토 그래프에서 회수한 왁스를 로스트 왁스법의 증기가열 용해조에 투입하여 가열하므로써 폐왁스 속에 포함된 수분 및 불순물을 1차로 제거하는 1차 정화과정과;

   상기 1차 정화된 폐왁스를 증기가열 용해조로부터 인출한 뒤 보온탱크에 저장하여 수분 및 불순물을 2차로 제거하는 2차 정화과정 및;

   상기 보온탱크 내의 용해된 왁스를 교반 용해탱크에 투입하여 교반과정을 거친 뒤 여과지가 구비된 압축 여과기를 통과시켜 잔류 불순물을 제거하는 필터링 과정; 으로 구성됨을 특징으로 하는 로스트 왁스 주조용 폐왁스의 재생방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 1차 정화과정시 증기가열 용해조에 투입된 폐왁스를 약 140℃ 이상의 스팀열로 가열함을 특징으로 하는 로스트 왁스 주조용 폐왁스의 재생방법.
3. 로스트 왁스 주조장치의 오토 그래프에서 회수한 폐왁스(130)를 가열하여 그 속에 포함된 수분 및 불순물(140)을 1차 제거하는 증기가열 용해조(10)와;

   상기 증기가열 용해조(10)로부터 이송펌프(71)가 구비된 배관라인(70)을 통하여 이송된 폐왁스(130)를 일정시간 동안 저장하므로써 수분 및 불순물(140)을 2차로 제거하는 보온탱크(20)와;

   상기 보온탱크(20)로부터 이송펌프(81)가 구비된 배관라인(80)을 통하여 이송된 폐왁스(130)를 모터(110)에 의해 회전하는 상하부 교반익(121,122)으로 교반시켜 폐왁스 속에 잔존하는 잔류 불순물의 분포상태와 조성 및 특성을 균일하게 유지시켜 주는 교반 용해탱크(30)와;

   상기 교반 용해탱크(30)와 여과기(60)를 연결하는 배관라인(90)에 설치되어 교반된 폐왁스를 여과기로 강제 이송시키는 이송 압축펌프(40)와;

   상기 교반 용해탱크(30)와 이송 압축펌프(40) 사이의 배관라인(90)에 설치되어 이송되는 폐왁스 속의 잔류 불순물을 제거하는 필터(50)와;

   상기 이송 압축펌프(40)에 의해 이송된 폐왁스를 최종적으로 필터링 하는 여과기(60) 및;

   상기 여과기(60)에서 필터링 된 재생왁스를 외부로 배출시키는 배관라인(100);으로 구성됨을 특징으로 하는 로스트 왁스 주조용 폐왁스의 재생장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 증기가열 용해조(10)는 보일러의 스팀 파이프와 연결되어 약 140℃ 이상의 스팀열에 의해 가열되고, 보온탱크(20)는 단열재로 감싸여져 있는 것을 특징으로 하는 로스트 왁스 주조용 폐왁스의 재생장치.