KR100419266B1 - Consumable electrode type vacumn arc melt-casting apparatus for titanium - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도가니로의 상방에 시편이 고정된 시편고정수단을 상하로 이동시키면서 시편과 도가니로를 아크 발생을 위한 전극으로 사용하여 시편을 용해하고 용탕을 하방에 위치한 원심회전판의 주형에 주입하도록 한 티타늄 용해 주조용 소모 전극식 진공아크용해장치에 관한 것인바, 본 발명은 내부공간을 형성한 챔버와; 상기 챔버의 상부에 고정 설치되는 상하이송수단과; 상기 상하이송장치의 작동에 의하여 이동되며 시편을 고정하는 시편고정수단과; 상기 챔버에 연결되어 내부를 진공상태로 만드는 진공수단과; 상기 시편고정장치의 하방에 설치되는 스컬이 설치된 이중냉각 구조인 도가니로와; 상기 시편과 도가니로에 전류을 공급하는 전류공급수단과; 모터의 구동력에 의해 회전하는 회전축에는 도가니로가 연결되며, 모터와 회전축에 사이에는 감속장치가 설치되어 구성된 도가니로 회전조절수단과; 용탕을 구유하는 형상의 부품을 주조하기 위한 주형과; 상기 도가니로의 용탕을 주형에 부을 때 주형에 용이하게 주입되도록 하는 챔버의 브라켓에 고정 설치된 가이드부재와; 상기 주형을 회전시키는 원심회전판과; 상기 원심회전판을 회전시키는 동력원을 제공하는 동력발생수단과; 고온의 아크열에 의해 발생되는 열이 도가니로에 전달되는 것을 방지하기 위한 냉각수단과; 상기 각 장치를 제어하는 제어수단으로 이루어진 것에 특징이 있다.The present invention uses the specimen and the crucible as an electrode for arc generation while moving the specimen fixing means up and down the specimen fixed above the crucible furnace to dissolve the specimen and inject the molten metal into the mold of the centrifugal rotating plate located below The present invention relates to a vacuum electrode melting apparatus for consumption electrode type titanium melting casting, comprising: a chamber having an internal space; Shanghai transport means is fixed to the upper portion of the chamber; Specimen fixing means which is moved by the operation of the shanghai conveying apparatus and fixes the specimen; A vacuum means connected to the chamber to make the interior into a vacuum state; A crucible furnace having a double cooling structure provided with a skull installed below the specimen fixing device; Current supply means for supplying current to the specimen and the crucible furnace; A crucible furnace is connected to the rotating shaft rotated by the driving force of the motor, and a crucible rotating control means configured with a reduction device installed between the motor and the rotating shaft; A mold for casting a part having a shape that holds a molten metal; A guide member fixed to the bracket of the chamber to easily inject the molten metal into the mold when pouring the molten metal into the mold; A centrifugal rotating plate for rotating the mold; Power generating means for providing a power source for rotating the centrifugal rotating plate; Cooling means for preventing heat generated by high temperature arc heat from being transferred to the crucible furnace; It is characterized by consisting of control means for controlling each of the devices.

Description

티타늄 용해 주조용 소모 전극식 진공아크용해장치{Consumable electrode type vacumn arc melt-casting apparatus for titanium}Consumable electrode type vacumn arc melt-casting apparatus for titanium}

본 발명은 도가니로의 상방에 시편이 고정된 시편고정수단을 상하로 이동시키면서 시편과 도가니로를 아크 발생을 위한 전극으로 사용하여 시편을 용해하고 용탕을 하방에 위치한 원심회전판의 주형에 주입하도록 한 티타늄 용해 주조용 소모 전극식 진공아크용해장치에 관한 것이다.The present invention uses the specimen and the crucible as an electrode for arc generation while moving the specimen fixing means up and down the specimen fixed above the crucible furnace to dissolve the specimen and inject the molten metal into the mold of the centrifugal rotating plate located below A consumption electrode type vacuum arc melting apparatus for titanium melt casting.

티타늄 및 티타늄 합금은 가벼우면서도 비강도 및 비탄성이 크고 내부식성이 우수하기 때문에 항공, 우주, 해양분야에서 주로 사용되어 왔으며, 항공 및 우주산업의 발달에 따라 그 사용이 증가하고 있는 실정이다.Titanium and titanium alloys have been used mainly in the aerospace, aerospace, and marine fields because of their lightness, specific strength, inelasticity, and excellent corrosion resistance, and their use is increasing with the development of the aviation and aerospace industries.

전 세계 티타늄 생산량 중 50%를 차지하고 있는 티타늄 합금은 경량화뿐만 아니라 극도의 내구성과 내식성을 요구하는 즉, 군수용 및 민수용 항공기, 인공위성 발사용 로켓, 고속선박분야에서 알루미늄만으로 대처할 수 없는 부품에 사용될 뿐만 아니라, 자동차, 식품, 정유, 화학 및 석유화학 플랜트, 발전설비, 제약, 식품, 펄프 및 종이, 도금 플랜트, 의료분야, 스포츠 레저, 유가공 및 환경산업 분야에서도 중대형의 티타늄 합금 부품으로 사용되는 등 그 용도가 확대되고 있다.Titanium alloys, which account for 50% of the world's titanium production, are not only used for light weight, but also for extreme durability and corrosion resistance. Used as medium and large titanium alloy parts in automotive, food, oil refining, chemical and petrochemical plant, power generation equipment, pharmaceutical, food, pulp and paper, plating plant, medical field, sports leisure, dairy processing and environmental industry. Is expanding.

티타늄은 알루미늄이나 구리 등 다른 금속에 비하여 고온에서의 활성이 매우 큰 금속이기 때문에 용해시 발생하는 가스나 불순물 등이 티타늄 주조 품의 불량을 유도할 수 있으며, 일반적인 세라믹 주형 재료를 이용하여 주조할 경우에는 티타늄이 이들과 반응하여 최종제품에 심각한 표면결함을 발생시키는 등 열간 및 냉간에서조차 기계가공성이 극도로 나쁘다는 단점이 있다.Titanium is a metal that is much more active at high temperatures than other metals such as aluminum and copper, so that gases or impurities generated during melting can lead to defects in titanium castings. Titanium reacts with them, resulting in severe surface defects in the final product, such as extremely poor machinability even in hot and cold.

이러한 단점을 극복하고자 미국 및 일본 등지에서는 특정온도에서 나타나는 초소성 특성을 이용한 가공법을 개발하여 적용하고 있으나, 단순한 형태를 지닌 소형부품의 제조에는 적당하나, 중대형 부품의 경우에는 성형 프레스 및 금형의 대형화와 가공 손실의 증대에 따른 제조경비의 상승에 기인하여 제조단가가 급격히 상승하는 문제점을 가지고 있다. 또한 복잡한 치수를 지니는 중대형 부품의 경우에 있어서는 제작이 불가능하다.In order to overcome these disadvantages, the US and Japan have developed and applied processing methods using superplastic properties at specific temperatures, but they are suitable for the manufacture of small parts with simple shapes, but in the case of medium and large parts, the molding presses and molds are enlarged. Due to the increase in manufacturing cost due to the increase in processing losses and the manufacturing cost has a problem that rises sharply. In addition, fabrication is not possible for medium to large parts with complex dimensions.

이러한 문제점을 극복하기 위하여 미국 및 일본 등지에서는 비소모 전극을 이용한 진공 아크 용해 기술 및 티타늄과 반응하지 않는 주형기술을 확립한 후, 이들 방법을 적용하여 중대형 티타늄 부품을 개발하여 이미 항공기 제트엔진부품이나 산업용 가스터빈의 터빈블레이드 및 콤프레셔 디스크 등과 같은 상용부품에 사용하고 있다. 그러나 이와 같은 비소모 전극을 이용한 진공아크용해법은 비소모 전극에 의한 용융 티타늄의 오염 문제와 대형주조품의 제조가 곤란한 단점이 있다.In order to overcome these problems, the US and Japan have established vacuum arc melting technology using non-consumable electrodes and mold technology that does not react with titanium, and have developed medium and large titanium parts using these methods. It is used in commercial parts such as turbine blades and compressor disks in industrial gas turbines. However, the vacuum arc dissolving method using the non-consumable electrode has disadvantages of contamination of molten titanium by the non-consumable electrode and difficulty in manufacturing a large cast product.

상기한 종래 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 중대형 및 정밀한 치수를 요하는 티타늄 주조 부품을 낮은 비용으로 제조할 수 있고, 용해, 주조공정에서 오염을 방지할 수 있는 티타늄 용해 주조용 소모 전극식 진공아크용해장치를 제공하는데 있다.The object of the present invention devised in view of the above-described conventional problems is to produce titanium casting parts requiring medium and large size and precise dimensions at a low cost, and to consume the electrode for titanium melt casting to prevent contamination in the melting and casting process To provide a vacuum arc melting apparatus.

도 1은 본 발명에 따른 진공아크용해로의 구성을 개략적으로 보여주는 예시도.1 is an exemplary view schematically showing a configuration of a vacuum arc melting furnace according to the present invention.

도 2는 본 발명의 요부인 도가니로 및 가이드부재의 측단면도 .Figure 2 is a side cross-sectional view of the crucible furnace and the guide member which is the main part of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 챔버 20 : 상하이송수단10: chamber 20: Shanghai transport vehicle

25 : 냉각수단 30 : 시편고정수단25 cooling means 30 specimen fixing means

40 : 진공수단 41 : 로터리 펌프40: vacuum means 41: rotary pump

50 : 도가니로 51 : 스컬50: crucible 51: skull

52 : 외벽 60 : 도가니로 회전조절수단52: outer wall 60: crucible rotation control means

61 : 모터 62 : 회전축61: motor 62: rotating shaft

63 : 감속장치 70 : 전원공급장치63: reduction gear 70: power supply

80 : 주형 85 : 원심회전판80: mold 85: centrifugal rotating plate

90 : 동력전달장치 95 : 가이드부재90: power transmission device 95: guide member

100: 제어수단 S : 시편100: control means S: specimen

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 진공아크용해장치에 있어서, 내부공간을 형성하고 그 내부를 관찰 할 수 있는 투시부와 내부의 압력을 조절하는 안전변을 구비한 챔버와; 상기 챔버의 상부에 고정 설치되는 상하이송수단과; 상기 챔버의 내부에 설치되면서 상하이송장치의 작동에 의하여 이동되면서 시편을 고정하는 시편고정수단과; 상기 챔버에 연결되어 내부를 진공상태로 만드는 진공수단과; 상기 시편고정장치의 하방에 설치되면 외벽이 스테인레스이고 내부가 동합금으로인 스컬이 설치된 이중냉각 구조인 도가니로와; 상기 시편과 시편의 하방에 위치하는 도가니로에 전류을 공급하는 전류공급수단과; 상기 챔버에 설치된 베어링 및 축받이에 의해 지지되면서 모터의 구동력에 의해 회전하는 회전축에는 도가니로가 연결되며, 모터와 회전축에 사이에는 감속장치가 설치되어 구성된 도가니로 회전조절수단과; 용융된 티타늄을 구유하는 형상의 부품을 주조하기 위한 주형과; 상기 도가니로의 용융상태의 시편을 주형에 부을 때 주형에 용이하게 주입되도록 하는 챔버의 브라켓에 고정 설치된 가이드부재와; 상기 주형을 회전시키는 원심회전판과; 상기 원심회전판을 회전시키는 동력원을 제공하는 동력발생수단과; 고온의 아크열에 의해 발생되는 열이 도가니로에 전달되는 것을 방지하기 위한 냉각수단과; 상기 각 장치를 제어하는 제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스컬을 이용한 티타늄 용해 주조용 진공아크용해장치에 의하여 달성된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a vacuum arc dissolving apparatus, comprising: a chamber having a see-through portion capable of forming an inner space and observing its interior, and a safety valve for adjusting the pressure therein; Shanghai transport means is fixed to the upper portion of the chamber; Specimen fixing means for fixing the specimen while being installed in the chamber while being moved by the operation of the shanghai transport device; A vacuum means connected to the chamber to make the interior into a vacuum state; A crucible furnace having a double cooling structure provided with a skull having an outer wall of stainless steel and an inside of copper alloy when installed below the specimen fixing device; Current supply means for supplying current to the specimen and to the crucible furnace located below the specimen; A crucible furnace connected to a rotating shaft which is supported by a bearing and a bearing installed in the chamber and is rotated by a driving force of the motor, and a crucible furnace rotation control means configured to have a reduction device installed between the motor and the rotating shaft; A mold for casting a part having a shape trough molten titanium; A guide member fixed to the bracket of the chamber so that the specimen in the molten state into the crucible is easily injected into the mold; A centrifugal rotating plate for rotating the mold; Power generating means for providing a power source for rotating the centrifugal rotating plate; Cooling means for preventing heat generated by high temperature arc heat from being transferred to the crucible furnace; It is achieved by a vacuum arc melting apparatus for titanium melt casting using a skull, characterized in that the control means for controlling the respective devices.

이하 본 발명의 상세한 설명을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the detailed description of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부도면 도 1은 본 발명에 따른 진공아크용해로의 구성을 개략적으로 보여주는 예시도로써 이에 따르면 본 발명인 티타늄 용해 주조용 소모 전극식 진공아크용해장치(1)는 내부공간을 형성하고 그 내부를 관찰 할 수 있는 투시부(11)가 외부에 구비되며 이의 타측으로는 내부의 압력을 조절하는 안전변(12)이 구비된 챔버(10)의 내측으로는 시편을 고정하는 시편고정수단(30)이 설치되며, 이때 상기 시편(S)을 고정하는 시편고정수단(30)은 챔버(10)의 외측 상방에 설치된 상하이송수단(20)과 연결되어 이동 가능하게 설치되어 있다.1 is a schematic view showing the configuration of a vacuum arc melting furnace according to the present invention according to the present invention, the electrode electrode vacuum arc melting apparatus (1) for titanium melt casting according to the present invention to form an inner space and observe the inside Perspective part 11 which can be provided on the outside and the other side thereof is provided with a specimen fixing means 30 for fixing the specimen inside the chamber 10 is provided with a safety valve 12 for adjusting the pressure inside. At this time, the specimen fixing means 30 for fixing the specimen (S) is connected to the shanghai conveying means 20 installed on the outer upper side of the chamber 10 is installed to be movable.

한편, 상기 챔버(10)에 연결되어 내부를 진공상태로 만듬과 아울러 시편(S)의 용융시 발생하는 가스를 외부로 방출시키는 진공수단(40)이 설치되되 이 진공수단(40)은 로터리 펌프(Rotary pump)(41)와 부스터 펌프(Booster pump)(42)로 이루어져 있다.Meanwhile, a vacuum means 40 connected to the chamber 10 to make the interior into a vacuum state and releasing gas generated during melting of the specimen S to the outside is installed, and the vacuum means 40 is a rotary pump. (Rotary pump) 41 and booster pump (Booster pump) (42).

또한, 상기 시편고정장치(30)의 하방으로는 외벽(52)이 스테인레스이고 내부가 동합금으로인 스컬(51)이 설치된 이중냉각 구조를 갖는 도가니로(50)이 설치되며, 이 도가니로(50)는 챔버(10)에 설치된 베어링(14) 및 브라켓(16)에 설치된 축받이(15)에 의해 지지되면서 모터(61)의 구동력에 의해 회전하는 회전축(62)에 연결되어 있으며, 모터(61)와 회전축(62) 사이에 설치된 감속장치(63)로 구성된 도가니로 회전조절수단(60)와 연결되어 회전 가능하게 설치되어 있다.Further, a crucible furnace 50 having a double cooling structure in which the outer wall 52 is made of stainless steel and a skull 51 in which the inside is made of copper alloy is installed below the specimen fixing device 30. ) Is supported by a bearing 14 installed in the chamber 10 and a bearing 15 installed in the bracket 16 and connected to a rotating shaft 62 which is rotated by a driving force of the motor 61, and the motor 61. And a crucible composed of a reduction device 63 installed between the rotary shaft 62 and the rotation control means 60 is rotatably installed.

상기 시편(S)과 시편(S)의 하방에 위치하는 도가니로(50)에는 전류을 공급하는 전류공급수단(70)이 연결되어 있으며, 도가니로(50) 하방으로는 용융된 티타늄을 구유하는 형상의 부품을 주조하기 위한 주형(80)과 상기 주형을 회전시키는 원심회전판(85)이 설치되며, 상기 도가니로(50)와 주형(80)과의 사이에는 용융된 티타늄을 주형(80)에 용이하게 충진시킬 수 있도록 내부가 흑연으로 이루어지고 외부는 스테인레스로 이루어진 가이드부재(95)가 챔버의 브라켓트(15)에 고정 설치되어 있다.The crucible furnace (50) located below the specimen (S) and the specimen (S) is connected to the current supply means for supplying a current, the shape of the trough molten titanium below the crucible furnace (50) A mold 80 for casting a part of the mold and a centrifugal rotating plate 85 for rotating the mold are installed, and molten titanium is easily formed in the mold 80 between the crucible furnace 50 and the mold 80. The inside is made of graphite and the outside is made of graphite, the guide member 95 made of stainless steel is fixed to the bracket 15 of the chamber.

한편, 상기 원심회전판(85)은 챔버(10)의 외측 하부에 설치된 동력발생수단(90)과 연결되어 회전하도록 설치되어 있으며, 도가니로(50)에는 고온의 아크열에 의해 발생되는 열이 전달되는 것을 방지하기 위한 냉각수단(25)이 연결 구성되어 있고 상기 각 수단은 제어수단(100)에 의해 콘트롤되도록 구성되어 있다.On the other hand, the centrifugal rotating plate 85 is installed to rotate in connection with the power generating means 90 is installed in the lower outer side of the chamber 10, the crucible furnace 50 is the heat generated by the high-temperature arc heat is transmitted Cooling means 25 for preventing the connection is configured and each means is configured to be controlled by the control means (100).

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 작용을 상세히 설명하면, 먼전 주조하고자 하는 합금을 원통형의 봉(max. ψ200mm)으로 제작하여 시편(S)를 만들고 상기 시편을 시편고정장치(30)에 용접으로 부착한 후 챔버(10) 내부에 설치하고, 시편(S)의 설치가 완료되면 제어수단(100)을 이용 진공수단(40)을 작동시켜 챔버(10) 내부가 일정한 진공도(10-2torr ∼10-3torr)가 유지되도록 한다.Referring to the operation of the present invention having the structure as described above in detail, the alloy to be cast in the first to make a specimen (S) by making a cylindrical rod (max. Ψ 200mm) and the specimen by welding to the specimen fixing device 30 After the installation, it is installed in the chamber 10, and when the installation of the specimen S is completed, the vacuum means 40 is operated by using the control means 100 so that the inside of the chamber 10 has a constant vacuum degree (10 -2 torr- 10 -3 torr) is maintained.

상기와 같이 장치의 초기 작동조건이 완료되면 전원공급장치(70)에서 부스바를 거쳐 소모전극을 고정하는 즉, 시편(S)을 고정하는 시편고정수단(30)과 도가니로(50)에 전류를 공급(max. 10KA)하는 동시에 상하이송수단(20)의 작동으로 시편고정수단(30)이 하방으로 이송된다.As described above, when the initial operating conditions of the device is completed, the current is supplied to the specimen fixing means 30 and the crucible furnace 50 to fix the consumed electrode, that is, to fix the specimen S, through the bus bar in the power supply device 70. At the same time as the supply (max. 10KA), the specimen fixing means 30 is conveyed downward by the operation of the shanghai conveying means 20.

상기 이송되는 시편고정수단(30)의 시편(S)과 하방향에 설치된 도가니로(50)와의 사이에는 소정의 간극이 될 때까지 하향 이송되며, 상기 구유하는 간격이 형성되면 시편(S)과 도가니로(50) 사이에 AC, 또는 DC 전압을 걸어 약 6000℃을 열을 발생하는 아크를 발생시켜 시편(티탄늄의 용융점은 1668℃)을 용융상태로 만든다.Between the specimen (S) of the conveying specimen fixing means 30 and the crucible furnace 50 installed in the downward direction is conveyed downward until a predetermined gap, and when the trough gap is formed, the specimen (S) and AC or DC voltage is applied between the crucible furnace 50 to generate an arc that generates heat at about 6000 ° C. to make the specimen (the melting point of titanium is 1668 ° C.) melted.

상기 아크발생으로 인한 가스가 챔버(10)에 잔류하게 되면 이 가스가 용탕에 영향을 끼치게 됨으로 이를 방지하기 위해서 로터리 펌프(41)와 부스터 펌프(42)로이루어진 진공수단(40)을 이용하여 아크발생시 생선된 가스를 외부로 배출시킨다.When the gas caused by the arc generation remains in the chamber 10, the gas affects the molten metal, so that the arc is formed by using the vacuum means 40 formed of the rotary pump 41 and the booster pump 42 to prevent this. When generated, the gas is discharged to the outside.

이때, 관찰구(20)를 통해 시편(S)의 용융상태 및 주조시 챔버(S) 내부를 관찰하며, 챔버(10)내에 과도한 압력이 발생되면 안전변(25)에 의하여 최적의 작동조건을 같도록 압력을 조절한다.At this time, observe the molten state of the specimen (S) and the inside of the chamber (S) during casting through the observation port 20, when the excessive pressure is generated in the chamber (10) equal to the optimum operating conditions by the safety valve 25 To adjust the pressure.

한편, 본 발명 티타늄 용해, 주조용 소모 전극식 진공 아크 용해 장치(1)는 티타늄이 용해, 주조 공정 중에 도가니로부터의 오염은 도가니로(50) 내부에 삽입 설치되어 있는 스컬(Skull)(51)에 의해 방지된다.On the other hand, the present invention titanium melting, casting electrode vacuum arc melting device (1) is titanium is melted, the contamination from the crucible during the casting process is a skull (51) that is inserted into the crucible furnace 50 is installed Is prevented by.

상기와 같이 전원공급장치(70)의 전류공급에 의해 아크가 발생되어 시편(S)이 용융되면 용융된 시편의 체적 즉, 높이 만큼 도가니로(50)와 시편(S)간의 사이에 간극이 발생되는데, 이는 아크 발생에 문제가 됨으로 상하이송장치(20)에는 시편(S)의 용융된 높이 만큼 하강하게 되어 도가니로(50)와 시편(S)과의 간극을 일정하게 유지시킨다.As described above, when the arc is generated by the current supply of the power supply device 70 and the specimen S is melted, a gap is generated between the crucible furnace 50 and the specimen S by the volume of the molten specimen, that is, the height thereof. This is a problem in the generation of arc, so as to descend by the molten height of the specimen (S) in the shanghai transport apparatus 20 to maintain a constant gap between the crucible furnace 50 and the specimen (S).

상기 시편(2)이 용융되어 도가니로(50)에 충진되면 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이 챔버(10) 내에 베어링(14) 및 축받이(16)에 의해 지지된 회전조절수단(60)의 모터(61)가 작동하여 회전축(62)을 회전시킨다. 이 때 상기 모터(61)의 회전력에 의해 회전하는 회전축(62)은 감속장치(63)에 의해 회전속도가 현저히 감속된 상태에서 서서히 회전하게 된다.When the specimen 2 is melted and filled in the crucible 50, the rotation control means 60 supported by the bearing 14 and the bearing 16 in the chamber 10 as shown in FIG. 2. The motor 61 is operated to rotate the rotation shaft 62. At this time, the rotating shaft 62 rotates by the rotational force of the motor 61 is gradually rotated in a state in which the rotation speed is significantly reduced by the reduction device (63).

한편, 회전조절수단(60)의 모터(61)에 의해 회전되는 도가니로(50) 내의 용융상태의 시편은 회전과 동시에 하부에 설치된 주형(80) 안으로 주입된다.On the other hand, the specimen of the molten state in the crucible furnace 50 rotated by the motor 61 of the rotation control means 60 is injected into the mold 80 installed at the same time as the rotation.

이를 좀더 구체적으로 설명하면 도 2에 도시된 바와 같이 도가니로(50)가 초기상태에서는 도면부호 "A"점에 위치하게 되지만 도가니로(50)가 회전되면 그 회전각도에 따라서 내부에 충전된 용융상태의 시편이 하부로 떨어지게 되며, 이때 회전된 거리가 각도가 제일 클때가 도가니로(50)가 90°회전되어 도면부호 "B"점에 왔을 때이다.More specifically, as shown in FIG. 2, the crucible furnace 50 is initially located at a point “A” in the initial state, but when the crucible furnace 50 is rotated, the melting furnace is filled therein according to its rotation angle. The specimen in the state falls to the bottom, when the rotated distance is the largest angle when the crucible furnace 50 is rotated 90 ° came to the point "B".

그러나 이때에는 도가니로의 일측면이 수평이되므로 도가니로(50) 내부의 용융상태의 시편이 완전하게 배출될 수 없는 관계로 도면부호 'B"지점 보다는 하부로 이동되어 있어야만 하는 관계로 적어도 도면부로 "C"점 까지는 이동이 되어야 도가니로 내의 용융상태의 시편이 완전히 하방향으로 떨어져 주형(80)에 공급되는 것이다.However, at this time, since one side of the crucible is horizontal, the molten state of the crucible furnace 50 cannot be completely discharged, and therefore, at least the portion of the crucible must be moved to the lower part rather than the point 'B'. Up to the point "C", the molten specimen in the crucible is completely supplied downward and fed to the mold 80.

상기와 같이 도가니로(50)가 도면부호 "A"점에서 "C"점까지 이동되면 수직중심선의 이동거리가 변경이 된다. 이는 회전반경이 제일 클때의 이동거리인 "B"점을 향하여 회전 할 때는 수직중심의 중심에 대한 거리가 늘어나다가 "B"점에 위치시에 반지름 r 이라는 크기를 같으며, "B"점을 지나서 'C"점의 위치로 이동되면 중심에대한 수직중심의 거리는 줄어들며 "C"점의 중심에 대한 거리를 L이라 하면 "B"를 통과하여 "C"점에 위치시에는 r-L이라는 거리만큼 줄어들어야 한다.As described above, when the crucible furnace 50 is moved from the point "A" to the point "C", the moving distance of the vertical center line is changed. This means that when rotating toward the point “B”, which is the movement distance when the rotation radius is the largest, the distance to the center of the vertical center increases, and when it is located at the point “B”, the radius r is equal to the size of the point “B”. If you move to the position of point 'C', the distance from the center of the center to the center will be reduced. If the distance from the center of the point of "C" is L, the distance through the "B" will be reduced by the distance of rL if you are at the point "C" Should be.

상기와 같이 회전되는 도가니로(50)에 의해서 하방향으로 떨어지는 용융상태의 시편은 도가니로(50)와 주형(80)과의 사이에 챔버(10)의 브라켓(15)에 고정 설치되어 도가니로의 회전각도에 따른 이동거리와 동일하게 연동되는 지지축(95a)에 연결되어 있다.The specimen in the molten state falling downward by the crucible furnace 50 rotated as described above is fixedly installed on the bracket 15 of the chamber 10 between the crucible furnace 50 and the mold 80 to be a crucible furnace. It is connected to the support shaft (95a) is the same as the movement distance according to the rotation angle of.

한편, 용해되어진 용탕을 주조하기 위한 주형(80)은 동력전달장치(90)에 의해 약 400rpm으로 회전되는 원심회전판(85)위에 설치되어 있어 수직식원심주조법에 의해 구유하는 주물을 얻을 수 있게 된다.On the other hand, the mold 80 for casting molten molten metal is installed on the centrifugal rotating plate 85 rotated at about 400 rpm by the power transmission device 90 to obtain a casting trough by the vertical centrifugal casting method. .

이상의 각종 장치의 조절 및 제어는 제어판넬(100)을 이용하며, 고온의 아크에 의해 발생하는 열이 전달되는 것을 방지하기 위해서 냉각수단(25)을 이용하여 각 장치를 냉각할 수 있도록 하였다.Control and control of the various devices described above using the control panel 100, in order to prevent the transfer of heat generated by the high-temperature arc to use the cooling means 25 to cool each device.

스컬을 이용한 소모전극식 진공아크용해(Vacuum Arc Remelting : VAR)장치의 제작 및 용해주조기술개발에 따른 효과로는 단조품에 비해 약 40∼50%정도 절감이 가능하며 소형의 비소모 방식으로는 제작 불가능한 중대형의 티타늄 주조품의 생산이 가능하다. 그리고 스컬의 사용에 의해 용탕이 도가니로에 직접 접촉하지 않기 때문에 오염을 완전하게 방지할 수 있기 때문에 양질의 주조품을 생산할 수 있다. 또한 그 외의 효과로는 티타늄 합금의 진공아크용해 장치 및 용해주조기술의 개발에 따른 중대형 티타늄 부품의 수입대체 효과, 산업용 티타늄 주조부품의 제조기술 확립, 중대형 티타늄 부품의 진공아크용해주조기술의 확보로 난주조성 금속의 주조기술 향상, 저공해성 주형재 개발을 통한 산업재해 및 환경오염 방지, 티타늄소재의 스포츠 레저산업으로의 적용, 상대적으로 취약한 티타늄 정밀주조산업의 기반기술 구축 등이 예상되어지며, 실제적으로 티타늄합금을 이용한 발전용 증기터빈 임펠러, 내산 펌프바디 그리고 정유설비용 밸브 제품 개발, 치과용 재료의 제조기술등에 적용이 예상되어진다.The effect of vacuum arc melting (VAR) device using skull and the development of melting casting technology can be reduced about 40 ~ 50% compared to forging products. It is possible to produce large and medium sized titanium castings that are impossible. In addition, since the molten metal does not come into direct contact with the crucible furnace by using a skull, it is possible to completely prevent contamination, thereby producing a quality casting. Other effects include the import substitution effect of medium and large titanium parts by the development of vacuum arc melting device and melting casting technology of titanium alloy, establishment of manufacturing technology of industrial titanium casting parts, and securing vacuum arc casting technology for medium and large titanium parts. It is expected to improve the casting technology of difficult casting metals, prevent industrial accidents and environmental pollution by developing low pollution mold materials, apply titanium materials to sports leisure industry, and establish the basic technology of relatively weak titanium precision casting industry. It is expected to be applied to the development of steam turbine impeller, acid pump body and oil refinery valve product using titanium alloy and manufacturing technology of dental materials.

Claims (6)

진공아크용해장치에 있어서,In the vacuum arc melting apparatus, 내부공간을 형성하고 그 내부를 관찰 할 수 있는 투시부와 내부의 압력을 조절하는 안전변을 구비한 챔버와; 상기 챔버의 상부에 고정 설치되는 상하이송수단과;A chamber having a see-through portion for forming an inner space and observing the inside and a safety valve for adjusting the pressure therein; Shanghai transport means is fixed to the upper portion of the chamber; 상기 챔버의 내부에 설치되면서 상하이송장치의 작동에 의하여 이동되면서 시편을 고정하는 시편고정수단과;Specimen fixing means for fixing the specimen while being installed in the chamber while being moved by the operation of the shanghai transport device; 상기 챔버에 연결되어 내부를 진공상태로 만드는 진공수단과;A vacuum means connected to the chamber to make the interior into a vacuum state; 상기 시편고정장치의 하방에 설치되면 외벽이 스테인레스이고 내부가 동합금으로인 스컬이 설치된 이중냉각 구조인 도가니로와;A crucible furnace having a double cooling structure provided with a skull having an outer wall of stainless steel and an inside of copper alloy when installed below the specimen fixing device; 상기 시편과 시편의 하방에 위치하는 도가니로에 전류을 공급하는 전류공급수단과;Current supply means for supplying current to the specimen and to the crucible furnace located below the specimen; 상기 챔버에 설치된 베어링 및 축받이에 의해 지지되면서 모터의 구동력에 의해 회전하는 회전축에는 감속장치가 설치되어 구성된 도가니로 회전조절수단과;Crucible rotation control means is provided on the rotating shaft is supported by a bearing and a bearing installed in the chamber to rotate by a driving force of the motor is provided with a reduction device; 용융된 티타늄을 구유하는 형상의 부품을 주조하기 위한 주형과;A mold for casting a part having a shape trough molten titanium; 상기 도가니로의 용융상태의 시편을 주형에 부을 때 주형에 용이하게 주입되도록 하는 챔버의 브라켓에 고정 설치된 가이드부재와;A guide member fixed to the bracket of the chamber so that the specimen in the molten state into the crucible is easily injected into the mold; 상기 주형을 회전시키는 원심회전판과;A centrifugal rotating plate for rotating the mold; 상기 원심회전판을 회전시키는 동력원을 제공하는 동력발생수단과;Power generating means for providing a power source for rotating the centrifugal rotating plate; 고온의 아크열에 의해 발생되는 열이 전달되는 것을 방지하기 위한 냉각수단과;Cooling means for preventing transfer of heat generated by high-temperature arc heat; 상기 각 장치를 제어하는 제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 티타늄 용해 주조용 소모 전극식 진공아크용해장치.Consumable electrode type vacuum arc melting apparatus for titanium melt casting, characterized in that the control means for controlling each device. 제 1 항에 있어서, 상기 도가니로 회전조절수단에 의하여 도가니로가 소정 각도로 회전되는 것을 특징으로 하는 티타늄 용해 주조용 소모 전극식 진공아크용해장치.The apparatus of claim 1, wherein the crucible furnace is rotated at a predetermined angle by the crucible furnace rotation control means. 제 1 항에 있어서 도가니로에는 스컬(Skull)이 내측에 설치된 것을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 티타늄 용해 주조용 소모 전극식 진공아크용해장치.The apparatus of claim 1, wherein the crucible furnace comprises a skull installed inside. 제 1 항에서 , 상기 상하이송장치의 작동에 의하여 이동되는 시편고정장치의 시편과 도가니로의 사이에서 아크가 발생 시편의 용해시 상하이송수단에 의해 간극이 유지되는 것을 특징으로 하는 티타늄 용해 주조용 소모 전극식 진공아크용해장치.The method of claim 1, wherein the gap is maintained by the shanghai conveying means when the arc is dissolved between the specimen and the crucible furnace of the specimen fixing device moved by the operation of the shanghai conveying apparatus for titanium melt casting Consumable electrode vacuum arc melting device. 제 1 항에 있어서, 가이드부재는 내부가 흑연으로 이루어지고 외부는 스테인레스로 이루어진 것을 특징으로 하는 티타늄 용해 주조용 소모 전극식 진공아크용해장치.The apparatus of claim 1, wherein the guide member is made of graphite and the outside is made of stainless steel. 제 1 항에 있어서, 가이드부재는 챔버의 브라켓에 고정 설치되어 도가니로의 회전각도에 따른 이동거리와 동일하게 연동되는 지지축에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 티타늄 용해 주조용 소모 전극식 진공아크용해장치.The method of claim 1, wherein the guide member is fixed to the bracket of the chamber is connected to the support shaft which is linked to the same as the moving distance according to the rotation angle of the crucible, the electrode melting vacuum arc melting for titanium melting casting Device.
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